Разработка стратегии модернизации производства пива на малом предприятии города Дзержинска

Хорошо растворенное, рыхлое солодовое зерно должно сохранять форму и размер зерна переработанного ячменя.

Требования к физико-механическим и физиологическим показателям качества солода в соответствии с ГОСТ 29294-92 приведены в таблице 2, к физико-химическим показателям - в таблице 3.

Таблица 2 - Физико-механические и физиологические показатели качества солода по ГОСТ 29294-92

Наименование показателя	Значение
Массовая доля мучнистых зерен, %, не менее	85
Массовая доля стекловидных зерен, %, не более	3
Массовая доля сорной примеси, %	0
Проход через сито 2,2 х 20 мм, %, не более	3

Таблица 3 - Физико-химические показатели качества солода по ГОСТ 29294-92

Наименование показателя	Значение
Массовая доля влаги, %, не более: - в светлом солоде - в карамельном солоде	4,5 3,7 - 4,2
Выход экстракта, % от сухих веществ, не менее: - из светлого солода - из карамельного солода	79 74
Цветность сусла до кипячения, см3 раствора йода концентрацией 0,1 моль/дм3 на 100 см3 воды, не более: - из светлого солода - из карамельного солода	0,18 9,38
Кислотность сусла до кипячения, см3 раствора гидроксида натрия концентрацией 1 моль/дм3на 100 см3 сусла	0,9 - 0,11
Разность массовых долей экстрактов тонкого и грубого помолов, %, не более	1,5
Содержание белка, % от сухих веществ, не более	11,5
Отношение массовой доли растворимого белка к массовой доле белковых веществ в сухом веществе солода (число Кольбаха), %	38 - 41
Продолжительность осахаривания, мин, не более	15
Прозрачность сусла до кипячения (визуально)	Прозрачное

3.4.2 Хмель

Для охмеления сусла применяется горько-ароматный гранулированный хмель двойного назначения «Perle» (тип гранул - 45). Производитель - HVB «Hopfenverwertungsgenossenschaft Hollertau» (Германия). Поставщик - ООО «Хмелепродукт» (Москва). Обязательным условием доставки является наличие качественного удостоверения и сертификата соответствия. Показатели гранулированного хмеля в соответствии с ГОСТ 21946-92 «Хмель-сырец; хмель прессованный и гранулированный. Технические условия; методы испытания» приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Требования к качеству гранулированного хмеля горько-ароматических сортов по ГОСТ 21946-92

Показатель	Характеристика или значение
Запах	Ярко выраженный, хмелевой
Цвет	Зеленый
Длина гранул, мм	12 - 15
Диаметр гранул, мм	5
Влажность, %	6 - 13
Содержание - кислоты, % от сухих веществ,	6 - 8
Массовая доля эфирного масла, %	1,0 - 2,0

Данные качественных удостоверений в среднем численно равны требованиям стандарта.

3.4.3 Вода

Вода для производства пива поступает из централизованного источника и должна соответствовать требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». С учетом ее влияния на физико-химические и биохимические процессы в пивоварении к ней предъявляются дополнительные требования, указанные в технологической инструкции по водоподготовке для производства пива и безалкогольных напитков (ТИ 10-5031536-73-90). Для их достижения проводится водоподготовка: пропускание воды через фильтр с активированным углем, песчаный фильтр, обезжелезиватель; умягчение воды осуществляется на натрий-катионитовом фильтре, обеззараживание - на установке с использованием ультрофиолетового облучения.

По органолептическим показателям вода должна представлять собой прозрачную бесцветную жидкость без вкуса и запаха. Химические и микробиологические показатели качества воды приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Показатели качества воды

Показатель	Значение (не более)
	согласно СанПиН 2.1.4.1074-01	согласно ТИ 10-5031536-73-90
Химические показатели, суммарно
Величина рН	6,0 - 9,0	6,0 - 6,5
Сухой остаток минеральных солей, мг/дм3	1000	500
Окисляемость, мг О2/дм3	5,0	2,0
Щелочность, мг-экв./дм3	-	0,5 - 1,5
Общая жесткость, мг-экв./дм3	7,0	2,0 - 4,0
Активный хлор, мг/дм3	0,3 - 0,5	-
Сероводород, мг/дм3	0,003	-
Катионы
Алюминий, мг/дм3	0,5	0,5
Аммиак, мг/дм3	0,5	Следы
Бериллий, мг/дм3	0,0002	-
Бор, мг/дм3	0,5	-
Железо (суммарно. мг/дм3)	0,3	0,1
Кадмий, мг/дм3	0,001	-
Кальций, мг-экв./дм3	-	2,0 - 4,0
Кобальт, мг/дм3	0,1	-
Кремний, мг/дм3	10,0	2,0
Литий, мг/дм3	0,3	-
Магний, мг/дм3	-	Следы
Марганец, мг/дм3	0,1	0,1
Медь, мг/дм3	1,0	0,5
Молибден, мг/дм3	0,25	-
Мышьяк, мг/дм3	0,05	-
Натрий, мг/дм3	200	-
Никель, мг/дм3	0,1	-
Ртуть, мг/дм3	0,0005	-
Свинец, мг/дм3	0,03	-
Селен, мг/дм3	0,01	-
Серебро, мг/дм3	0,05	-
Стронций, мг/дм3	7,0	-
Сурьма, мг/дм3	0,05	-
Цинк, мг/дм3	5,0	-
Анионы
Бромиды (броматы), мг/дм3	0,2	-
Нитраты, мг/дм3	45,0	10,0
Нитриты, мг/дм3	0	0
Сульфаты, мг/дм3	500	100 - 150
Фосфаты, мг/дм3	3,5	-
Хлориды, мг/дм3	350	100 - 150
Фториды, мг/дм3	1,2 - 1,5	-
Хром Cr+6, мг/дм3	0,05	-
Цианиды, мг/дм3	0,035	-
Микробиологические свойства
Бактерии группы кишечной палочки, клеток/дм3	0	0
КМАФАнМ, число колониеобразующих бактерий в 1 см3	50	20

Если в графе стоит знак «-», это означает отсутствие данных по соответствующему показателю в нормативной документации.

3.4.4 Дрожжи

Для сбраживания сусла предлагается использовать пивоваренные дрожжи низового брожения. Применяется штамм 34 (Н) из Германии (коллекция института Вальдштеттен). Поставляемые густые дрожжи должны сопровождаться качественным удостоверением и сертификатом.

Дрожжи должны иметь хорошую флокуляционную способность, давать полный вкус и аромат. Консистенция густых дрожжей должна быть однородной, пастообразной, цвет - кремовым, поверхность - глянцевой, запах - устойчивым дрожжевым, без посторонних оттенков.

Основные требования, предъявляемые к дрожжам штамма 34 (Н), приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Характеристики применяемых дрожжей

Показатель	Характеристика или значение
Размеры клеток, мкм	6,5 х 7,1
Бродильная активность, г СО2 на 100 мл сусла (11% СВ) за 7 сут при температуре 70С	2,81
Конечная степень сбраживания сусла, %	81,4

3.4.5 Готовое пиво

Качество пива как готового продукта регламентируются ГОСТ Р 51174-98 «Пиво. Общие технические условия». Стандартом регламентируются органолептические и физико-химические свойства.

Основные органолептические показатели пива - это прозрачность, цвет, аромат, вкус, пена и насыщенность диоксидом углерода. Пиво должно быть прозрачно и иметь блеск. Цвет должен соответствовать типу и находиться на минимально установленном уровне для данного типа пива. По аромату необходимо соответствие для данного типа пива, он должен быть свежим и выраженным. Вкус пива должен быть чистым, без посторонних привкусов, гармоничным, соответствующим данному типу пива. Горечь - чисто хмелевая, мягкая, быстро проходящая. Пена для пива в бутылках должна быть обильной, компактной, устойчивой, высотой от 30 мм и стойкостью не менее 2 мин при обильном выделении пузырьков газа, для пива в кегах - компактной, устойчивой, высотой не менее 30 мм и стойкостью от 2 мин при редком и быстро исчезающем выделении пузырьков.

Физико-химические показатели различны для пива с разной экстрактивностью начального сусла. Диффференцированные требования в соответствии с ГОСТ Р 51174-98 представлены в таблице 7.

Таблица 7- Физико-химические показатели пива по ГОСТ Р 51174-98

Наименование показателя	Экстрактивность начального сусла, % масс.
	11	12	16
Объемная доля спирта, %, не менее	4 (4,5)	4,5	5,8
Кислотность, к. ед.	1,5 - 2,6	1,9 - 3,2	3,0 - 4,5
Цветность, ц. ед.	0,4 - 1,5
Массовая доля СО2, %, не менее	0,33
Высота пены, мм, не менее	30
Пеностойкость, мин., не менее	2
Стойкость, сут., не менее	60(8)
Энергетическая ценность пива, ккал в 100 г пива	42	46	62
Углеводы в 100 г пива, не более	4,6	4,7	6,6

В скобках указаны параметры для нефильтрованного пива, содержащего дрожжевые клетки. Показатели безопасности готового пива в соответствии с СанПиН 23.2.1071-01 представлены в таблице 8.

Таблица 8 - Показатели безопасности готового пива по СанПин 23.2.1071-01

Показатели	Допустимые уровни, мг/кг, не более
Содержание токсичных элементов: свинец мышьяк кадмий ртуть	0,3 0,2 0,03 0,005
Содержание радионуклидов: цезий-137 стронций-90	70 100

Микробиологические показатели представлены в таблице 9.

Таблица 9- Микробиологические показатели готового пива

Вид пива	Объем или масса продукта (см3 или г), в которых не допускается наличие
	бактерий группы кишечной палочки	патогенных, в том числе сальмонелл
- в кегах	1,5	12,5
- в бутылках	5	12,5

Стеклянные бутылки, ПЭТ-тара и кеги с пивом маркируются по ГОСТ Р 51074-97. Этикетка должна содержать следующую информацию:

- наименование и тип пива;

- наименование и местонахождение изготовителя;

- товарный знак изготовителя;

- величину экстрактивности начального сусла в %;

- минимальная величина объемной доли этилового спирта (алк. не менее…% об. или спирт не менее…% об.);

- дату розлива;

- состав основного сырья, использованного при изготовлении пива;

- срок годности;

- условия хранения;

- объем, л;

- пищевую и энергетическую ценность;

- обозначение стандарта, в соответствии с которым изготовлен и может быть идентифицирован продукт;

- информацию о сертификации.

Продукция предприятия сертифицируется, при этом помимо обязательной проводится добровольная сертификация выпускаемой продукции. Для производства создаются технологические инструкции.

3.5 Описание технологической схемы

В предзаторнике заторного котла Р301 происходит смешение дробленых зернопродуктов с кондиционированной водой для пивоварения из емкости Е201, снабженной термопреобразователями сопротивления, расположенными в ее нижней и верхней частях, и индикатором давления столба жидкости. Для нагрева воды применяется кожухотрубчатый паровой подогреватель, расход пара в котором меняется посредством электрического исполнительного механизма в зависимости от температуры. Кашицеобразная смесь дробленого солода и воды поступает в заторный аппарат сверху при работающей внутри него мешалке. Аппарат снабжен термопреобразователем сопротивления для контроля температуры. В зависимости от температуры внутри котла изменяется расход греющего пара, подаваемого в рубашку аппарата, посредством электрического исполнительного механизма с регулирующим клапаном. Отработанный греющий пар конденсируется и отводится с использованием конденсатоотводчика из рубашки, также происходит вывод конденсата вторичного пара из ободообразного устройства в основании вытяжной трубы заторного котла. Давление пара равно 2 бар. Способ затирания настойный, температура воды, поступающей на затирание, равна 52 ⁰С. Он связан с постепенным нагревом всего затора от 52 до 72 °С со скоростью 1°С/мин и выдерживании при достигнутой температуре. Продолжительность приготовления и осахаривания затора составляет 1,5 - 2 ч.

Режимы затирания для рассматриваемого сорта пива представлены в таблице 10.

Таблица 10 - Режимы затирания

Наименование операции	Продолжительность операции, мин.	Перемешивание
Затирание при 52 оС	10	Непрерывное
Выдержка при 52 оС	20-30	Непрерывное
Подогрев до 63 оС	11	Непрерывное
Выдержка при 63 оС	20	Непрерывное
Подогрев до 72 оС	9	Непрерывное
Выдержка при 72 оС	До полного осахаривания	Периодическое

Осахаренный затор, нагретый до 78 оС, снизу подается из заторного котла (при работающей мешалке) в фильтрационный чан Ф303 в течение 10 минут. Перекаченный на фильтрование затор остается в покое 15 минут для осаждения дробины слоем высотой 30 см (фильтрационная пауза) на перфорированном днище; для разравнивания дробины включается рыхлитель, приводимый в движение от электородвигателя.

Затем происходит трехкратная прокачка мутного сусла и возврат в фильтрчан (работа «на себя»). Используемые преобразователи давления с электрическим выходным сигналом измеряют сопротивление дробины и регулируют перемещение рыхлителя. Сбор первого сусла осуществляется в промежуточный танк Е305.

Далее следует двухкратное фильтрование с промывными водами до концентрации сухих веществ в последней промывной воде 2,5% масс. На этом этапе датчики фиксируют разность давлений (фильтрационное давление), ножи рыхлителя прорезают дробину при комбинированном вращательном и поступательном (опускание рыхлителя на высоту до 10 - 15 см над уровнем сита) движении механизма. Тип промывки - непрерывный.

После стекания последней промывной воды посредством грузового клапана осуществляется выгрузка дробины при откинутой вниз выгрузной лопатке, установленной на рыхлителе и имеющей гидравлический привод.

Общее время фильтрования затора составляет 4 часа.

В сборнике сусла Е305, снабженном датчиком уровня, происходит нагрев сусла из фильтрчана посредством парового одноконтурного кожухотрубчатого перколятора от 75 - 76 до 95 - 96 ^оС, после чего осуществляется перекачка в сусловарочный котел Е306 для кипячения с хмелем.

Пивное сусло, собранное в сусловарочном аппарате, подогревается в наружном контуре парового двухконтурного кожухотрубчатого перколятора после достижения полного заполнения котла. Система датчиков верхнего и нижнего уровня сблокирована с регулирующим клапаном мембранного исполнительного механизма. На основании контролируемой преобразователем термосопротивления температуры сусла происходит варьирование расхода греющего пара, подаваемого в перколятор, посредством электрического исполнительного устройства.

Нагретое до 98 ⁰С сусло начинает закипать, при 105 - 106 ⁰С начинается интенсивное кипение, происходящее за счет прохождения сусла через трубки перколятора, в межтрубном пространстве которого циркулирует греющий пар с давлением около 2 бар. Конденсат греющего пара через конденсатоотводчик выводится из аппарата. Слои сусла с наименьшей температурой отводятся из нижней части аппарата насосом и через разбрызгиватель возвращаются в котел по стенкам, обеспечивая равномерный нагрев и кипячение на протяжении всей варки. Кипячение длится 60 - 70 минут в зависимости от целевой плотности сусла, при этом за час испаряется 5 - 6% воды. Хмель из сборников вносится в два приема:

- 1 порция - 90% расчетной массы через 10 - 15 минут после начала кипячения;

- 2 порция - 10% хмеля за 20 - 30 минут до окончания кипячения сусла.

Вторичный пар подается в межтрубное пространство кожухотрубчатого конденсатора, где отдает тепло технической воде, проходящей по трубкам теплообменного аппарата. Конденсатор сблокирован с сусловарочным котлом при помощи фланцевого соединения. Нагретая техническая вода поступает в емкость Е201, снабженную термопреобразователями сопротивления на разных отметках и датчиком гидростатического давления, позволяющего судить об уровне жидкости.

Осветление охмеленного сусла происходит в гидроциклонном аппарате (вирпуле) Е307 за счет действия центростремительной силы, возникающей при подаче продукта под углом 30 ⁰ к касательной вдоль поверхности аппарата. Образование осадочного конуса происходит при 15-тиминутном выдерживании сусла в вирпуле. Гидроциклонный аппарат снабжен датчиками верхнего и нижнего уровня, мембранные исполнительные механизмы которых посредством регулирующих клапанов позволяют контролировать заполнение вирпула.

Охлаждение осветленного сусла до температуры начала брожения идет в двухступенчатом пластинчатом охладителе Т308:

в первой секции - холодной водой из емкости Е101 от 95 до 30 0С;

во второй секции - гликолем из специального танка от 30 до 10 0С.

Термопреобразователи сопротивления позволяют контролировать и регулировать расход охлаждающих жидкостей с использованием пневматических исполнительных органов. Процесс охлаждения сусла является непрерывным. Далее сусло аэрируют.

В аэраторе Х310 сусло насыщается кислородом за счет подачи стерильного воздуха, что способствует окислению полифенольных соединений и, следовательно, изменению окраски сусла, кроме того, это благоприятствует началу брожения в результате интенсификации жизнедеятельности дрожжей вследствие аэробного дыхания на ранней стадии процесса. Линия подачи воздуха снабжается манометром для контроля давления и расходомера с электромагнитным преобразователем. Из аэратора сусло направляется на брожение в цилиндроконический аппарат Е405.

Главное брожение, дображивание и созревание протекают в одном аппарате (ЦКТ). Поддержание необходимого температурного режима ведется за счет наличия змеевиковых охладительных рубашек с циркулирующим в них гликолем, расход которого варьируется посредством клапанов пневматических исполнительных механизмов, связанных с термопреобразователями сопротивления, происходит регистрация температуры и давления в аппарате. Дрожжи из дрожжегенераторов Е403, где их концентрация со временем нарастает, вводятся в танк брожения после перекачки в него сусла с первой варки. Эти дрожжи являются густыми в сравнении с дрожжами в пропагаторе Е401, где их концентрация постоянна. Охлаждение дрожжевых баков гликолевое, через рубашку. Исходная концентрация клеток, вводимых в сусло, принимается равной 35 - 50 млн./мл.

Брожение ведется закрытым способом в течение 5 суток. Режим брожения представлен в таблице 11.

Таблица 11 - Режим брожения

Продолжение брожения, сутки	Температура, оС	Массовая доля видимого экстракта 11%	Массовая доля видимого экстракта 12%	Массовая доля видимого экстракта 16%
0	9	11,0	12,0	16,0
1	10	9,5-8,5	10,0-9,0	13,0-11,0
2	12	8,5-6,5	9,0-7,0	11,0-9,0
3	9	6,5-5,5	7,0-6,0	9,0-7,0
4	5	4,5-3,5	5,0-4,0	7,0-6,0
5	3	2,5-2,0	3,0-2,5	5,0-4,0

В конце брожения температура снижается до 0^оС.

Дображивание пива идет при температуре 0 - 1 ^оС в закрытых аппаратах, без контакта с воздухом, под давлением 0,1 - 0,12 МПа после окончания главного брожения. Продолжительность дображивания составляет 10 - 14 дней. За одни или двое суток до окончания дображивания отбирается проба пива для анализа по показателям, определенным стандартом. Далее пиво отправляется на фильтрацию в фильтр-пресс Ф502.

Фильтрация осуществляется в два этапа. В первой секции фильтра осуществляется осветление пива с использованием намывного слоя кизельгура, во второй - обеспложивающая фильтрация через стерильный картон. Первая секция фильтра заполняется сначала кизельгуром грубого помола, затем - мелкого. Во время фильтрации осуществляется периодический впрыск кизельгура. Селективность фильтра обеспложивающей секции (менее 0,4 мкм) обеспечивает надежную очистку фильтрата от посторонней микрофлоры и взвешенных частиц. Для фильтрования 1 ЦКТ требуется около 8 часов времени. Отфильтрованное пиво направляется в форфас, снабженный совокупностью контрольно-измерительных приборов, аналогичных ЦКТ. В форфасе пиво переохлаждается посредством гликоля и хранится до розлива при температуре от -1 до +1 ⁰С.

3.6 Рецептуры и продуктовые расчеты

3.6.1 Рецептуры продукции

Для производства пива «Нижегородское бочковое» устанавливается рецептура, приведенная в таблице 12.

Таблица 12 - Рецептура пива «Нижегородское»

Наименование сырья	«Нижегородское бочковое»
Солод пивоваренный ячменный светлый «Скарлетт», % к засыпи	98,5
Солод пивоваренный ячменный карамельный «Karamunkh» (тип 3), % к засыпи	1,5
Отношение массы затираемых зернопродуктов к массе воды	1:3
Хмель гранулированный горько-ароматный «Perle» (HPE), г/гл сусла	1-е внесение	71
	2-е внесение	17
Дрожжи пивные низового брожения густые (34Н), л/гл начального сусла	0,17
Дрожжи пивные низового брожения пропагаторные (34Н), л/гл начального сусла	3,35

3.6.2 Продуктовый расчет производства пива «Нижегородское бочковое»

Расчет ведется на 1000 кг солода.

При равных влажностях светлого и карамельного солодов W' = W'' = W = 4,5% количество сухих веществ Q_СB, кг, определятся по формуле [12, c.276]:

, (2)

где Q_C - масса солода, кг.

кг.

Экстрактивность светлого солода E' = 79% от массы сухих веществ, карамельного - E'' = 78% [12, табл. 4.12]. Тогда содержание экстрактивных веществ в смеси солодов Q_E, кг, с учетом доли отдельных сортов составит [13, c.276]:

, (3)

Где р₁ и р₂ - массовые доли солодов в смеси.

кг;

Потери экстракта в варочном отделении P_E = 2% к массе солода [12, табл. 4.13], что в кг составит:

, (4)

кг.

Следовательно, в сусло перейдет экстрактивных веществ, кг [12, c.277]:

, (5)

кг.

Масса сухих веществ, остающихся в дробине, , кг, определяется по формуле [12, c.277]:

= QСВ - ЕС, (6)

= 955 - 734,5 = 220,5 кг.

Это составит в %:

,(7)

Количество расходуемой на затирание воды QВЗ, кг, составит:

QВЗ = QС • 3, (8)

QВЗ = 1000 • 3 = 3000 кг.

Это при плотности воды 986,3 кг/м3 [9, с.550] (соответствует 520С) будет эквивалентно объему:

VВЗ = QВЗ /сВ,(9)

V_ВЗ = 3000 / 968,3 = 3,1 м³ = 3100 л = 31 гл.

Объем воды V_ВП, затрачиваемый на выщелачивание дробины, равен полуторократному объему воды на затирание, то есть:

V_ВП =31• 1,5 = 46,5 гл.

Определение количества промежуточных продуктов и готового пива ведется из расчета, что в горячее сусло (в соответствии с полученными ранее данными) переходит 734,5 кг экстрактивных веществ.

Масса сусла Q_C, кг, определяется из соотношения [12, c.278]:

, (10)

где е = 11% - содержание сухих веществ в сусле.

Тогда: кг.

Объем сусла V_C, л, при 20°С определяется по формуле [12, c.278]:

(11)

где d - плотность сусла, кг/л, при 20°С.

Величина d, кг/л, определяется по формуле [12, c.278]:

,(12)

Где с_В = 998 кг/м³ - плотность воды при 20⁰С;

Bx = 11⁰Brix - концентрация плотного сусла в градусах Брикса.

кг/л,

л = 63,64 гл.

Коэффициент объемного расширения при нагревании сусла до 100°С равен 1,04 [12, с. 279].

С учетом этого коэффициента, объем горячего сусла V, гл, равен:

V = 63,64·1,04 = 66,2 гл.

Потери сусла с хмелевой дробиной на стадии осветления и охлаждения P₀ равны 6% объема горячего сусла, что составляет, гл [12, c.279]:

 (13)

гл.

Объем холодного сусла VXC, гл, составит [12, c.279]:

(14)

гл.

Потери при брожении и дображивании в ЦКБА P_B рассчитываются с учетом того, что в сумме при сбраживании в ЦКБА и фильтровании теряется P_BF = 4,65% холодного сусла, а потери на фильтрование P_F = 1,55 % [3, c.66], тогда:

P_B = P_BF - P_F, (15)

P_B = 4,65 - 1,55 = 3,1 %.

Объем молодого пива V_МП, гл [13, c.279]:

, 16)

гл.

Объем нефильтрованного пива VH, гл [12, c.279]:

 (17)

гл.

Объем фильтрованного пива V_F, гл, определяется как [12, c.279]:

(18)

гл.

Потери товарного пива при розливе в стеклянные бутылки и ПЭТ равны 1,87%, в кеги - 0,85% к объему фильтрованного пива [12, табл. 4.13]. Известно, что 50% пива разливается в бутылки и 50% - в кеги.

Тогда потери пива при розливе P_P, %, составляют^

.

Количество товарного пива V_T, гл, находится по формуле [12, c.280]:

(19)

гл.

Общие видимые потери по жидкой фазе P_?, гл, определяются по формуле [12, c.280]:

P_? = V - V_Т,(20)

P_? = 66,2 - 55,8 = 10,4 гл,

что по отношению к объему горячего сусла составит, %:

(21)

.

Расход хмеля Q_Х, кг, определяется по формуле [12, c.281]:

(22)

где НХ = 88 г/гл - общий расход хмеля.

кг.

При брожении сусла получается 0,8 л избыточных дрожжей влажностью 88 % на 1 гл сбраживаемого сусла. Исходя из этого, количество избыточных дрожжей V_Dr(i), л, составит [12, c.283]:

V_Dr(i) = V_C • 0.8, (23)

V_Dr(i) = 63,64 • 0.8 = 50,9 л.

Избыточные дрожжи с каждого производственного цикла направляются в дрожжегенератор для дальнейшего использования.

При дроблении образуется 1,5 кг отходов на 100 кг солода. На 1000 кг сырья это количество составит 15 кг.

Количество получаемой солодовой дробины Q_D, кг, влажностью 80% определяется по формуле [12, c.282]:

QD = ? 5, (24)

QD = 220,5 ? 5 = 1102,5 кг.

Количество хмелевой дробины Q_XD, кг, влажностью 80% составляет 300% от массы задаваемого хмеля, то есть [12, c.283]:

Q_XD = Q_Х • 3, (25)

Q_XD = 5,8 • 3 = 17,4 кг.

Количество СО₂, выделяющегося при брожении Q_CO2, кг, равно 1,5 кг/гл пива, то есть [12, c.283]:

Q_СО2 = V_T • 1,5, (26)

Q_СО2 = 55,18 • 1,5 = 83,7 кг.

Результаты расчета приведены в таблице 13.

Таблица 13 - Результаты продуктового расчета для пива «Нижегородское бочковое»

Сырье и продукт	На 1т солода
Сырье: - солод светлый, кг - солод карамельный, кг - хмель, кг - вода, гл	985 15 3,9 62
Промежуточный продукт: - сусло горячее, гл - сусло холодное, гл - пиво молодое, гл - пиво нефильтрованное, гл - пиво фильтрованное, гл - пиво товарное, гл - дрожжи избыточные, л	66,2 63,02 59,34 57,5 56,6 55,8 50,9
Отходы и потери: - дробина солодовая, кг - отходы дробления солода, кг - общие видимые потери по жидкой фазе, гл - дробина хмелевая, кг - двуокись углерода, кг	1102,5 15 10,4 17,4 83,7

3.7 Технохимический и микробиологический контроль производства

Схема технохимического и санитарно-гигиенического контроля производства приведена в таблице 14.

Таблица 14 - Организация технохимического и санитарно-гигиенического контроля производства

Объект контроля	Контролируемые показатели	Периодичность, место отбора пробы	Метод определения
Контроль технологического процесса и анализ полуфабрикатов
Сухой солод	Массовая доля влаги	При передаче на хранение или в производство	Высушивание
	Продолжительность осахаривания		Йодный тест
	Экстрактивность		Пикнометр
	Содержание мелкого зерна		Рассев
	Количество мучнистых и темных зерен		Визуально
Лабораторное сусло	Прозрачность	Перед направлением солода и ячменя в производство, лаборатория	Мутномер
	Кислотность		Титрование щелочью
	Цветность		Спектрофото-метрический метод
	Конечная степень сбраживания		Автоматический анализатор пива
Приготовление сусла и пива. Розлив. Мойка оборудования
Отходы после полировки	Наличие целых и разбитых зерен солода	В каждой партии	Рассев
Дробление сухого солода	Состав помола: шелуха, крупка, мука		Рассев
Затирание	рН затора		рН-метр
	Полнота осахаривания		Йодный метод
Горячее сусло	Массовая доля сухих веществ	От каждого затора	Анализатор пива
	Осахаривание		Анализатор пива
	Кислотность		Титрование
	Цветность		Спектрофото-метрически
	Прозрачность		Мутномер
	рН		рН-метр
	Горечь	Каждый сорт, 2 раза в неделю	Спектрофото-метрический метод
	Видимая и конечная степень сбраживания		Анализатор пива
Главное брожение	Массовая доля сухих веществ в холодном сусле	Перед началом дображивания, не реже 1 раза в неделю	Анализатор пива
Молодое пиво	Видимая степень сбраживания	При необходимости	Анализатор пива
	Температура		Термометр
	Видимый экстракт		Анализатор пива
Пиво в процессе дображивания	Шпунтовое давление	Не реже 1 раза в неделю	Манометр
	Температура помещения		Термометр
Пиво в конце дображивания	Продолжительность дображивания (сут)	В каждом аппарате при передаче на фильтрование
	Вкус, аромат		Органолептически
	Массовая доля спирта, действительного экстракта, сухих веществ в начальном сусле	Ежедневно, в средней пробе от партии, предназначенной к фильтрованию	Автоматический анализатор пива
	Действительная степень сбраживания	При необходимости	Анализатор пива
Готовое пиво перед розливом (после фильтрации)	Массовая доля спирта, действительного экстракта, сухих веществ	Выборочно, из отдельных форфасов	Анализатор пива
	Действительная степень сбраживания		Анализатор пива
Мойка бутылок	Концентрация раствора щелочи	Через 2 часа, в цехе	Титрованием или рН-метром
	Наличие щелочного раствора в бутылке после моечной машины	Периодически, в цехе	Титрованием или рН-метром
Мойка кег	Температура воды		Термометр
Розлив пива в бутылки и кеги	Температура пива		Термометр
Готовое пиво (после розлива)	Внешнее оформление, наличие посторонних включений	В каждой партии после розлива	Визуально
	Вкус и аромат		Органолептически
	Пенообразование		Визуально
	Массовая доля спирта,	Не реже 3 раз в неделю пиво каждого наименования	Автоматический анализатор пива
	действительного экстракта и сухих веществ в начальном сусле
	Кислотность
	Цветность
	Полнота налива	Произвольный отбор нескольких бутылок с линии	Заполнение цилиндров на 500, 1500 и 2000 мл, в зависимости от объема тары
	Массовая доля СО2		Прибор определения СО2
	Стойкость	1 раз в неделю	Мутномером определяется прозрачность после выстойки при 20оС в темном месте
	Горечь	Не реже 1 раза в неделю	Анализатор пива

Методы контроля:

- методы отбора проб по ГОСТ 12786-81;

- определение спирта по ГОСТ 12787-81;

- определение экстрактивности начального сусла по ГОСТ 12787-83;

- определение кислотности по ГОСТ 12788-87;

- определение цветности по ГОСТ 12789 - 87;

- определение двуокиси углерода по ГОСТ Р 51154-98;

- определение стойкости по ГОСТ Р 51174-98;

- определение органолептических показателей по ГОСТ 30060-93;

- определение объема продукции по ГОСТ 30060-93.

При технохимконтроле воды используются преимущественно объемные методы анализа (титрование), среди которых:

- определение ртути по ГОСТ 26927-86;

- определение мышьяка по ГОСТ 26930-86;

- определение свинца по ГОСТ 26932-86;

- определение кадмия по ГОСТ 26933-86.

Также используются методы:

- определение количества бактерий группы кишечных палочек - ГОСТ 30518 - 98/ ГОСТ Р 50474 - 98;

- определение бактерий рода Salmonella - ГОСТ 30519-97;

- определение радионуклидов - МУК 2.6.1.717-98;

- определение N-нитрозаминов - МУК 4.4.1-011-93.

Микробиологический контроль ведется в микробиологическом отделении лаборатории. Анализ готовой продукции осуществляется каждые 3 часа. Микробиологический анализ распространяется на сусло, дрожжи, содержимое бродильных аппаратов, смывы с оборудования. Проводится также микробиологический анализ воздуха производственных помещений.

Таблица 15 - Организация микробиологического контроля производства

Объект контроля	Точка отбора проб	Контролируемый показатель	Периодичность контроля	Метод анализа
Вода питьевая	Основные линии подачи в производственные помещения и моечную машину	Общее число микроорганизмов	По ГОСТ «Вода питьевая. Методы санитарно-бактериологического анализа»
		Коли-индекс
Сусло	После теплообменника	КМАФАнМ	4 раза в месяц	Посев глубинный
		Кислотообразующие бактерии	»	»
	Из пропагатора после охлаждения (при разведении ЧКД )	Кислотообразующие бактерии	Каждый раз после стерилизации и охлаждения	Посев глубинный
Дрожжи, чистая культура	Из цилиндров сбраживания	Кислотообразующие бактерии	При передаче	Микроскопирование в капле 10% раствора щелочи
	Из емкости предварительного брожения	Нежизнеспособные дрожжи	При передаче	Микроскопирование
		Дикие дрожжи	»	»
Дрожжи семенные	Дрожжевые ванны, монжю	Бактерии	Ежедневно, в процессе хранения	Микроскопирование в капле 10% раствора щелочи
		Нежизнеспособные дрожжи	Ежедневно, в процессе хранения	Микроскоп-рование
		Дикие дрожжи	»	»
Пиво готовое	С линии розлива	Стойкость	От каждой партии по 2 бутылки	Термостатирование
		КМАФАнМ	2 раза в месяц по каждому сорту пива	Посев глубинный
		Коли - индекс	2 раза в месяц по каждому сорту пива	Бродильный или по ГОСТ «Вода питьевая. Методы санитарно-бактериологического анализа»
Бутылки	С транспортера после мойки, по 5 бутылок выборочно	КМАФАнМ	1 раз за цикл работы машины	Посев глубинный

Необходимо соблюдение требований по санитарии и гигиене в соответствии с «Инструкцией санитарно-микробиологического контроля пивоваренного и безалкогольного производств» и СанПиН 2.3.2.1074-01 «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов». Предполагается проверка санитарно-гигиенического состояния производственных помещений, качество влажных уборок, проветриваний, исправность систем вентиляции и кондиционирования.

3.8 Санитарно-гигиенические требования к производству

Причиной порчи пива может стать его первичное или вторичное заражение. Микроорганизмы первой группы выявляются в отделении семенных дрожжей, в бродильном отделении, при фильтровании пива и в форфасах, микроорганизмы второй группы - при розливе пива.

Микроорганизмами первичного заражения являются грам-положительные молочнокислые бактерии (87%) родов Lactobacillus и Pediococcus, многие штаммы которых толерантны к хмелю. Менее вероятной причиной заражения могут стать бактерии семейства Micrococcaceae, бактерии рода Leucontostoc и спорообразующие бактерии рода Bacillus. Основными источниками инфицирования пива молочнокислыми бактериями являются сусло, воздух, семенные дрожжи, оборудование и трубопроводы. При развитии грам-положительных бактерий происходит образование мути или зернистого осадка, а также может возникнуть ослизнение. Эти микроорганизмы портят вкус продукта за счет образования диацетила, уксусной и молочной кислот, в результате чего пиво приобретает прогорклый маслянистый вкус и запах, могут появиться оттенки фруктового запаха.

Другие возбудители заболевания пива - бактерии семейства Enterobacteriaceae (род Echerichia, Obesumbacterium, Enterobacter, Klebsiella). Источниками инфицирования энтеробактериями являются вода, ячмень и солод, семенные дрожжи. При их появлении наблюдается ухудшение органолептических свойств продукта за счет образования диацетила, 4-этиленгваяколя, ацетальдегида, диметилсульфида.

Результаты действия посторонних дрожжей:

- появление мути (поверхностная пленка, взвешенные дрожжи, осадок);

- образование уксусной кислоты, этилацетата, амилацетата, изобутанола;

- появление сернистого запаха;

- сбраживание декстринов пива, сопровождающееся появлением мути и фенольного запаха.

Основными источниками инфицирования пива дикими дрожжами являются трубопроводы и оборудование, семенные дрожжи, а также воздух.

К микроорганизмам-индикаторам вторичного заражения относятся дрожжи рода Candida, Hansenula, Pichia, Brettanomyces, Rodotorula и плесневые грибы Aureobasidium, Geotrichum. На вторичное заражение влияет качество мойки и укупорки бутылок

Для сохранения показателей качества готового пива в течение необходимого временного интервала предусматривается выполнение комплекса мер по поддержанию количества инфицирующих микроорганизмов на уровне допустимых норм в помещениях, на оборудовании, в производственной воде, воздухе, руках и одежде работающих. При этом организацию данных мероприятитй следует вести в соответствии с СанПин 2.3.2.1074-01 "Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов", требованиями к чистоте оборудования, а контроль - согласно с "Инструкцией санитарно-микробиологического контроля пивоваренного и безалкогольного производств" (предусматривает осуществление лабораторных исследований с необходимой периодичностью).

Чистота оборудования, аппаратуры, коммуникаций и тары имеет исключительно большое значение для качества готовой продукции, поскольку остатки полупродуктов и отходов представляют для микроорганизмов хорошую питательную среду, где они начинают быстро размножаться, загрязняя производство.

В качестве моющих кроме воды предлагается использовать средства в жидкой форме ввиду простоты их дозирования. Их основной компонент - каустическая сода или разбавленная азотная кислота с соответствующими добавками ингибиторов, а также с введением в систему поверхностно-активных веществ (ПАВ) для снижения поверхностного натяжения воды и растворения загрязнений.

В качестве дезинфицирующего средства предлагается использовать средство на основе надуксусной кислоты 0,01 - 0,1 %-ной концентрации (действие основано на отщеплении атомарного кислорода, оказывающего дезинфицирующее действие и после перехода в молекулярную форму покидающего раствор) под торговой маркой «Okoron-12».

Установка для мойки оборудования варочного цеха и линии перекачки сусла включает:

танки с горячей щелочью для мойки варочных аппаратов;

танки с горячей щелочью для мойки линии перекачки сусла;

танки с раствором кислоты;

танки с дезинфицирующими средствами для обработки линии перекачки сусла;

танки со свежей и оборотной водой.

Для обработки ЦКТ с целью оптимизации процесса мойки предлагается сочетать щелочную горячую мойку с кислотной одностадийной мойкой. При щелочной мойке танк промывается определенным количеством моющего средства на базе раствора едкого натра. В процессе кислотной мойки осуществляются следующие операции:

первое ополаскивание в течение 10 мин;

60-минутная обработка кислотным раствором;

промежуточное ополаскивание в течение 5 мин;

обработка дезинфицирующим раствором - 15 мин;

10-минутное ополаскивание свежей водой.

Установка для мойки оборудования линии фильтрованного пива, включающего фильтр и трубопроводы за ним, а также форфасное отделение и трубопроводы, ведущие на розлив, состоит из следующих элементов:

танк для щелочного моющего средства;

танк для кислотного моющего средства;

танк для подкисленной горячей воды;

танк для воды;

танк для дезинфцирующего средства.

Для снижения бактериальной обсемененности воздуха производственных помещений цеха приготовления пива предусматривается применение физических способов воздухоочистки. С помощью вентиляции загрязненный воздух необходимо удалять из помещений, а на его место должен поступать более чистый атмосферный воздух. Фильтрация поступающего воздуха через специальные воздушные фильтры значительно повысит эффективность вентиляции. Фильтры, пропитанные специальной пылесвязывающей жидкостью, позволят задержать до 90-95% микроорганизмов и частиц пыли, находящихся в воздухе. После очистки воздух предполагается подвергать дезинфекции. Воздух является чистым, если в 1 м³ содержится не более 500 микроорганизмов.

Необходимым является соблюдение стерильных условий на стадии разведения свежих дрожжевых культур в производственных условиях перед брожением: выполнение требований по микробиологическому составу воздуха, чистоте аппаратов и трубопроводов их сообщения. Бродильное отделение подвергается периодическому кварцеванию и обязательной обработке УФО перед разведением дрожжевых культур.

Нарушение правил санитарии и личной гигиены может привести к занесению в производство нежелательной микрофлоры, а главное, патогенных микроорганизмов, попаданию их на полуфабрикаты и в готовую продукцию. На входе в производственные отделения необходимо разместить пропитанные раствором хлорамина поролоновые коврики. Мерой профилактики заболеваний персонала являются систематические медицинские осмотры с отметкой об их результатах в санитарных книжках работников производственных отделений.

Важным аспектом удовлетворительного санитарно-гигиенического состояния производственных помещений является проведение в них периодических влажных уборок с использованием моющих и дезинфицирующих средств для наружной обработки аппаратов. Для наружной мойки установок на линиях розлива применяется каустическая сода, подаваемая из вспенивателя.

4. Расчеты процессов и подбор оборудования

4.1 Расчеты основного аппарата

Предприятие работает на паровом и электрическом оборудовании.

Оборудование с паровым обогревом проще, безопаснее и дешевле в обслуживании. Паровое оборудование долговечно и в отличие от электрического не выходит из строя, и все детали легко заменяются на новые.

В качестве основного аппарата принимается сусловарочный котел. Он входит в состав варочного агрегата, который имеет паровой обогрев.

Аппарат предназначен для варки сусла с хмелем и выпаривания части воды с целью получения сусла с концентрацией сухих веществ 11%. Процесс кипячения с хмелем длится около 60-70 минут. При этом происходит испарение значительного количества воды 5...