Технология пива - сложный и длительный процесс, состоящий из нескольких циклов. Классическая технология производства пива включает следующие основные этапы: получение солода из ячменя, приготовление сусла, сбраживание сусла, выдержку (дображивание) пива, обработку и розлив пива. Обобщенная схема производства пива представлена на рисунке 1. Описание основных процессов производства пива с применением оборудования представлены на рисунке 2.
Рисунок.1. Обобщенная схема производства пива
Рисунок 2. Основные процессы производства пива. 1-сырье, 2-солододробилка, 3- заторный чан, 4 - фильтр-чан, 5- варочный котел, 6- гидроциклон(вирпул), 7- бродильные танки ЦКТ, 8- чаны дображивания и созревания, 9-фильтр, 10- тара.
1. Подготовка и очистка
Соложение -- начало процесса преобразования питательных веществ ячменя в форму, благоприятную для роста дрожжевых клеток и брожения. Содержащиеся в ячменном зерне углеводы не растворимы в воде, и поэтому ячмень нуждается в дополнительной обработке. Соложение включает замачивание, проращивание ячменя, а затем сушку свежепроросшего ("зеленого") солода и удаление ростков.
Приготовление солода осуществляется в специальных помещениях, называемых солодовнями. Большинство пивоваренных заводов не имеет собственных солодовен для изготовления солода, а пользуется услугами поставщиков. Солод хранится на заводе в специальных силосах.
Очистка солода предусматривает его полировку для удаления пыли и остатков ростков, а также металлических примесей.
2. Дробление
Первым делом солод направляется в солододробилку 2(рис.2) для измельчения, чтобы облегчить доступ к веществам солода. Это обеспечивает максимальное растворение в воде его экстракта и хорошую скорость фильтрования, степень осветления. В результате дробления получается смесь шелухи, крупной и мелкой крупки, муки. Получается так называемый солодовый помол. По способу дробления различают следующие виды: сухое дробление, сухое дробление с кондиционированием, замочное кондиционирование (оболочку увлажняют, размягчают, из внутренних частей получают муку). Дробление солода проводят для интенсификации физических и биохимических процессов растворения зерна при затирании, а также обеспечения фильтрования затора через слой дробины.
3. Затирание
Затирание -- это процесс перевода всех ценных веществ зерна в экстрактивный раствор и приготовление пивного сусла. В процессе затирания под воздействием температуры и при нескольких температурных паузах происходит растворение частиц солодового помола, т.е. переход их в раствор в результате деятельности активных ферментов и преобразование крахмала в более простые виды сахаров. По окончании этой стадии сусло приобретает сладкий вкус. Оставшиеся нерастворимые составные части позднее будут отделены в фильтрационном чане в виде пивной дробины. Процесс затирания происходит в заторном чане 3(рис.2). Полученную смесь называют затором.
4. Фильтрация
Готовый затор после затирания перекачивается в специальный фильтр-чан 4(рис.2), где происходит фильтрация первоначального сусла. Это необходимо, так как в заторе кроме экстракта сусла содержатся оболочка и внутренняя часть солода, так называемая дробина. Дробина является побочным продуктом, который необходимо отделить от сусла. Если сусло получается недостаточно прозрачным, его прогоняют через фильтр еще раз. Чем прозрачнее сусло, тем лучше получится пиво. Цель фильтрования затора - отделение жидкой фазы (сусла) от твердой (дробины) с последующим вымыванием водой экстракта, удержанного дробиной.
5. Кипячение
На этой стадии масса поступает в сусловарочный котел 5(рис.2), где происходит его кипячение с добавление хмеля в один или несколько приемов -- "охмеление сусла". Кипячения сусла с хмелем предусматривает концентрирование сусла до заданной массовой доли сухих веществ в начальном сусле, перевод ценных составных веществ хмеля в раствор, инактивацию ферментов, коагуляцию белковых веществ и стерилизацию сусла. Как правило, хмель, который был добавлен на раннем этапе кипячения, придает пиву специфический вкус -- горечь. Добавление хмеля в конце процесса кипячения придает напитку аромат и смягчает горечь. Кипячение может длиться от 60 до 120 минут. Хмель придает пиву специфический вкус и аромат, улучшает пенообразование и стойкость пива при хранении.
Количество и сорт добавляемого хмеля зависит от сорта пива, которое варится. На этой же производственной стадии сусло доводится до определенной плотности, которая выражается в процентном отношении и называется "экстрактивная плотность начального сусла". Для подготовки сусла к осветлению и охлаждению его отделяют от хмелевой дробины, чтобы исключить отрицательное влияние ее на цвет и вкус пива.
6. Осветление и охлаждение охмеленного сусла
Полученное горячее сусло перекачивают в специальный аппарат -- гидроциклон (вирпул) 6(рис.2) объемом одной варки, для осветления путем осаждения мелких взвешенных частиц хмеля и белка. Принцип действия аппарата таков: струя потока пивного сусла направлена тангенциально, поэтому внутри аппарата происходит вращение сусла. Под действием гидродинамических сил взвешенные частицы собираются в виде конуса в центре днища аппарата. После оседания твердых частиц сусло становится светлым и снимается с осадка, сначала с верхних уровней гидроциклона, а затем с нижних по мере увеличения прозрачности. Далее сусло охлаждается в пластинчатом охладителе до заданной температуры в процессе перекачивания его в бродильный танк.
Осветление и охлаждение сусла проводят для выделения из него взвесей, насыщения кислородом и снижения температуры до начальной температуры брожения.
7. Брожение
В поток охлажденного пивного сусла через специальную установку для аэрации и дозирования дрожжей сначала впрыскивается стерильный сжатый воздух, а затем дозируются пивные дрожжи. Воздух необходим дрожжам для интенсивного размножения в течение первых 12_24 часов сбраживания пивного сусла. Сусло направляется в один из цилиндро-конических танков (ЦКТ) -- аппарат главного брожения 7(рис.2). Холодное сусло поступает в них снизу, в поток его впрыскиваются дрожжи. Процесс брожения представляет собой превращение дрожжами сахаров, содержащихся в сусле, в этиловый спирт и углекислый газ. Важно, чтобы брожение началось как можно быстрее. В противном случае пивным дрожжам составят конкуренцию бактерии и дикие дрожжи, готовые бурно размножаться в богатом питательными веществами сусле. По истечении 12 часов можно заметить первые признаки начавшегося брожения. Так как сусло при этом бывает насыщено углекислым газом, на его поверхности видны мелкие пузырьки и образуется похожая на сливки пена. Температура начинает повышаться.
В процессе брожения, кроме прочего, выделяется тепло. Чтобы температура не слишком повышалась, бродящее сусло охлаждают. Таким образом, поддерживают постоянную температуру сусла, что очень важно для вкуса будущего пива данного сорта. Брожение длится от 6 до 8 суток -- для разных сортов пива -- при температуре 9_18°С. В это время все сахара, содержащиеся в сусле, сбраживаются, образуя алкоголь, углекислоту и некоторое количество других веществ: глицерин, уксусный альдегид, уксусную, янтарную, лимонную и молочную кислоты. В качестве побочных продуктов брожения из аминокислот образуются высшие спирты, влияющие на аромат и вкус пива. Часть углекислоты растворяется в пиве. Но через некоторое время пиво опять насыщается углекислотой. Продолжающую выделяться двуокись углерода отводят из танка по специальному трубопроводу. Протеиновыесоединения, выпадающие в осадок во время брожения, называются холодным трубом. Большая часть протеинов образует хлопья и опускается на дно танка. Эту часть удаляют одновременно с отбором отработанных дрожжей. Когда почти все сбраживаемые сахара, содержащиеся в сусле, переработаны, брожение останавливается. Все образовавшиеся в сусле продукты спиртового брожения участвуют в формировании специфического вкуса и аромата (букета) пива. По окончании процесса брожения "молодое пиво" охлаждают до температуры 3°С. При этом осевшие дрожжи удаляются со дна ЦКТ. Это дрожжи первой генерации. Они могут быть использованы для повторного брожения. Сколько раз они будут использоваться, зависит как от качества дрожжей, так и от чистоты и аккуратности производства, поскольку они способны адсорбировать различные вещества, даже тяжелые металлы. Различные расы дрожжей определяют характер будущего пива, и, как правило, каждая пивоварня использует свою чистую расу.
Главное брожения сусла осуществляют с целью расщепления дрожжами основного количества углерода, побочных продуктов брожения и формирования оптимального состава молодого пива.
8. Созревание
Затем пиво, прошедшее этап брожения направляют на следующую стадию -- дображивания и созревания 8(рис.2). Для окончательного созревания "молодое пиво" выдерживается при температуре 0_2°С. В этот период оно насыщается углекислым газом, происходит медленное сбраживание оставшегося в нем экстракта, осветление и формирование букета и полноты вкуса.
Дображивание молодого пива предусматривает естественное насыщение его диоксидом углерода в результате сбраживания оставшегося количества углеродов, образование специфических ароматических веществ, осаждение дрожжей, взвесей, белковых и полифенольных соединений. После химического анализа, подтверждающего готовность продукта, и дегустации, пиво направляется на фильтрацию (осветление).
9. Фильтрация
Соединения, вызывающие мутность пива, сложны по своему строению и имеют широкую гамму размеров частиц, поэтому лучшим методом их удаления считается фильтрация с использованием вспомогательного материала: кизельгура. Кизельгур -- осадочная порода, создающая пористую поверхность, через которую проходит пиво, а частицы веществ, влияющие на мутность, остаются. Сначала пиво проходит через сепаратор, где отделяются крупные частицы, затем -- через кизельгуровый фильтр. В последнюю очередь пиво проходит стадию тонкой очистки, во время которой удаляются самые мелкие частицы 9(рис.2). При необходимости пиво дополнительно насыщают углекислым газом через карбонизатор. После этих операций пиво совершенно прозрачное и его направляют в танки хранения -- форфасы (сборники осветлённого пива) в которых оно и хранится при низкой температуре непосредственно до розлива.
10. Розлив
Процесс розлива различается в зависимости от типа тары, и включает в себя: пастеризацию пива, подготовку тары (мойку и стерилизацию), розлив в тару, наклеивание этикеток, упаковку в коробки и паллеты.
Пастеризация необходима для обеспечения более длительного срока хранения пива, чтобы избежать изменения вкуса и качества пива в результате деятельности микроорганизмов. В этом процессе происходит нагрев пива до необходимой температуры на короткий промежуток времени.
Разливается пиво в тару, которая прошла тщательную обработку (выбраковку тары, имеющей трещины или другие дефекты), была промыта изнутри и снаружи, ополоснута, проверена на чистоту в лаборатории. Во время розлива в тару, независимо от её типа, ее заполняют углекислым газом для эффекта противодавления. Этот эффект дает возможность пиву медленно стечь в тару под воздействием силы тяжести, предотвращая вспенивание, утечку углекислоты, попадание в пиво кислорода, а также способствует равномерному наполнению емкости. Затем тару закупоривают, ставят на паллеты и отправляют на склад готовой продукции. Розлив пива осуществляют для получения готового продукта в виде бутылочного, баночного или бочкового пива. Главное условие розлива - не ухудшить качество пива. Прежде всего, это касается сохранения уровня СО 2 в напитке и соблюдения микробиологической дисциплины.
Коротко о технология приготовления пива.
Пивоварением называется процесс приготовления пива. Весь процесс приготовления подразделяется на несколько стадий.
Соложение.
Крупные производители пива в большинстве своем сами занимаются соложением. Более мелкие пивоварни приобретают уже готовый солод.
Соложением называется подготовка зерна для дальнейшего использования в пивоварении.
При соложении активируются ферменты, необходимые для превращения крахмала в нужные растворимые сахара. Эта задача решается путем стимуляции роста зародыша растения, заключенного в зерне. Повышение влажности и температуры способствует прорастанию семян. Как только в зерне образуется достаточное количество ферментов — проращивание прекращается. Перед проращиванием зерно должно определенное время вылежаться на хранении, свежесобранное оно прорастает хуже. Перед проращиванием зерно увлажняется, повышается уровень влаги в зерне до 50.
Период замачивания длится 3-4 дня. Соложение в наше время происходит в специальных помещениях либо в барабанах. В первом случае зерно раскладывают на высоте 1 м и подавая воздух через вентиляционные решетки, переворачивают при помощи винтов. При барабанном методе зерно медленно переворачивается внутри большого барабана.
Переворачивают солод для того, чтобы обеспечить доступ кислорода и равномерность проращивания. Стадия проращивания длится 8-15 дней, длина корешков при этом может достигать ¾ длины зерна
Сушка
Чтобы остановить развитие ростка в тот момент, когда произошла активация ферментов, и увеличить срок хранения в дальнейшем — применяют сушку. Температура, при которой производится сушка, сказывает влияние на цвет, вкус и запах готового солода.
Отличие светлого, венского, мюнхенского и карамельного солода находится в прямой зависимости от метода и температуры сушки.
Дробление солода
Солод перед затиранием для лучшего растворения дробят специальной мельницей. Внутренняя мягкая часть зерна при этом разрушается, однако оболочка зерна (кожура) остается целой, что способствует в дальнейшем более тщательной фильтрации. Допустимый срок хранения молотого солода не более трех месяцев.
Затирание
Затирание происходит в заторном чане при смешивании солода и воды при определенной температуре. Входящие в состав солода ферменты активируются, и происходит гидролиз крахмала с образованием сахаров. По окончании процесса затор приобретает сладковатый вкус. Затирание производится одним из двух методов: настаиванием или вывариванием.
Настаивание
При настаивании затор нагревается и выдерживается некоторое время при определенных температурах-паузах в зависимости от рецепта будущего пива.
Пауза при 50-55 °С длится примерно 30 минут и сопровождается ферментативным освобождением белков. Затем путем дальнейшего нагревания затора или добавления горячей воды температуру повышают до 65 °С, что приводит к активации b-амилазы, расщепляющей крахмал с образованием сбраживаемой мальтозы. Далее затор нагревается до температуры 75 °С, при которой b-амилаза превращает крахмал в несбраживаемый декстрин. При высокой концентрации мальтозы получается крепкое пиво с легкой консистенцией, тогда как декстрин придаст пиву сладкий вкус и повышенную плотность.
Вываривание (отварки)
Производители лагерного пива чаще всего используют именно вываривание. Такой процесс требует наличия двух заторных чанов, хотя проходят те же биохимические процессы, что и при настаивании. Часть затора периодически переливают во второй чан и доводят до кипения. После чего возвращают обратно, доведя температуру затора до той, которая необходима для активации ферментов.
Осветление.
Для получения более чистого и прозрачного пива все крупные остатки и частицы солода необходимо отфильтровать. Для этого используется фильтрационный чан с двойным дном, в который пивовары закачивают сусло. С помощью этого чана при циркуляции освобождают сусло от оставшихся в нем частиц солода. Как только сусло в системе становится прозрачным, циркуляцию прекращают.
Кипячение сусла.
Осветленное сусло переливают в котел и начинается процесс варки. Кипячение сусла обеспечивает стерильность, останавливает активность ферментов, способствует сворачиванию белка и повышает плотность. При кипячении в сусло добавляется хмель. Это делается для того, чтобы горькие вещества из хмеля успели адсорбироваться. Большая часть душистых компонентов во время варки разрушается, поэтому для придания пиву аромата часть хмеля добавляют за 15 минут до завершения кипячения. Процесс кипячения проходит от 60 до 90 минут.
Фильтрация.
Сусло к концу варки становится мутным из-за свернувшегося белка и добавленного хмеля и прежде чем перейти к следующей стадии, от этих частиц необходимо избавиться. Снова проводят фильтрацию таким же образом, как ранее проводили осветление затора. На крупных пивоваренных производствах для отделения хмелевых частиц от сусла в основном используют центрифуги. При этом способе фильтрации твердые частицы осаждаются в центре, а прозрачное пивное сусло стекает по бокам центрифуги.
Охлаждение.
Перед брожением осветленное сусло нужно как можно скорее остудить, так как при длительном охлаждении значительно возрастает риск его бактериального заражения. Для этого горячее сусло пропускают через теплообменник.
Ферментация.
Ферментация (брожение) представляет собой самую волшебную стадию в процессе приготовления пива. В течение длительного времени механизм брожения был великой тайной для пивоваров, и даже уже в наши дни эта стадия хуже всего поддастся контролю. Производителям лагерного пива работается легче, поскольку при более низкой температуре брожение проще регулировать. Для начала ферментации в охлажденное сусло добавляется дрожжевая культура, которая сохраняется от прошлой варки или готовится заново.
Холодная ферментация.
Для ферментации с использованием дрожжей лагерного типа требуется охладить сусло до 5 °С, после чего в него можно добавлять дрожжевую культуру. При этом необходимо следить за температурой сусла, которая повыситься в процессе брожения.
При брожении происходит размножение дрожжевой культуры, которая использует сладкое сусло в качестве пищевого ресурса. Далее снижается количество кислорода, размножение останавливается, и начинается само брожение. В клетках дрожжей синтезируются ферменты, которые превращают сахара в спирт и двуокись углерода. При пониженной температуре этот процесс идет с меньшей скоростью, но более качественно.
После того как все сахара будут переработаны, дрожжи осядут на дно бродильной емкости. Холодную ферментацию проводят в закрытых резервуарах в течение десяти-пятнадцати дней. За это время сахар практически полностью перерабатывается, что позволяет получить пиво с сухим вкусом.
Созревание.
Некоторые пивовары после первичного брожения, переливают молодое пиво в другие емкости для созревания, Другие проводят и брожение и созревание в одной емкости. Основная задача дозревания насытить пиво углекислым газом; для этого пивовары специально добавляют в пиво определенное количество бродящего сусла.
Пиво верхового брожения может дозревать в течение недели, однако некоторым темным и плотным сортам требуется более 6 месяцев. Температура в ходе этого процесса поддерживается на уровне 25 °С. Сорта, полученные низовым брожением, выдерживаются от трех до двенадцати недель при температуре чуть выше нуля. Некоторым из них требуется более длительное хранение вплоть до 12-24 месяцев. Существуют сорта пива, которые сбраживаются в тепле, а дополнительное созревание проходит при низкой температуре.
Фильтрация
После окончания процесса дозревания, пиво готово к употреблению, или проводится дополнительное фильтрование, чтобы избавится от мутности и сделать его более прозрачным. Пиво пропускают через специальные фильтры, проходя через которые из пива удаляются остатки дрожжей и белковые хлопья.
Пастеризация
Для более длительного хранения пива проводится пастеризация, т.е нагревание напитка до определенной температуры, при которой погибают все дрожжи и бактерии способные испортить пиво в процессе хранения. Некоторые пивовары негативно относятся к пастеризации, считая, что она оказывает негативное влияние на вкус и аромат пива.
Розлив в бутылки
Для продажи пиво разливается в различную тару – бочки, бутылки, кеги. При заполнении бочек или бутылок непастеризованным пивом т.е. содержащее живые дрожжи, иногда добавляют небольшое количество сахара или несброженного сусла для того, чтобы вызвать вторичную ферментацию во время хранения. В качестве примера можно привести бельгийские вторично ферментированные эли и большинство марок немецкого пшеничного пива.
Некоторые пивовары в процессе розлива пива по бутылкам, добавляют хмель для усиления аромата. Крупные пивоваренные заводы оснащены полностью автоматизированными линиями розлива. Вначале бутылки тщательно моют, а после заполнения пивом насыщают двуокисью углерода, который предотвращает его окисление при контакте с кислородом воздуха.
Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Пиво - слабоалкогольный, игристый напиток, продукт законченного спиртового брожения, изготовленный из пивоваренного ячменного солода с применением хмеля.
Вследствие насыщенности диоксидом углерода и содержания небольшого количества этанола пиво не только утоляет жажду, но и повышает общий тонус организма. Являясь хорошим эмульгатором пищи, оно способствует более правильному обмену веществ и повышению усвояемости пищи. В пиве содержится значительное количество питательных и биологически активных веществ: белков, углеводов, микроэлементов и витаминов.
Качество пива оценивают по органолептическим и физико-химическим показателям. По органолептическим показателям пиво должно соответствовать требованиям стандарта по прозрачности цвета, аромату, вкусу, пенообразованию и др.
Пиво вырабатывают трех типов: светлое, полутемное и темное. В зависимости от экстрактивности объемная доля спирта в светлом пиве не менее 2,8…9,4 %, в полутемном и темном - 3,9…9,4 %. Во всех типах пива массовая доля диоксида углерода должна быть не менее 0,33 %, высота пены - не менее 30 мм, пеностойкость - не менее 2 мин. Энергетическая ценность 30…85 ккал в 100 г пива в зависимости от экстрактивности начального сусла.
По способу обработки пиво подразделяют непастеризованное и пастеризованное.
Основным сырьем для производства пива является ячменный пивоваренный солод: светлый, темный, карамельный и жженый. Два последних вида солода получают из светлого солода путем термической обработки в обжарочном барабане и применяют для темных сортов пива.
Качество солода должно соответствовать требованиям стандарта по органолептическим (внешний вид, цвет, запах, вкус) и физико-химическим (размеры зерен, массовая доля сорных примесей, влаги, экстракта в сухом веществе солода, продолжительность осахаривания и др.). По этим показателям светлый солод разделяют на три сорта (высший, I и II классы), жженый солод на I и II классы. От соотношения видов солода в рецептуре и его качества во многом зависят сортовые особенности пива.
Для выработки пива возможно использование несоложеного ячменя, рисовой сечки, пшеницы, обезжиренной кукурузной муки. Применение несоложеного сырья экономически выгодно и технологически оправдано.
Вода считается оптимальной для 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 обратноосмотическим).
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, протеолитические используют для ликвидации коллоидных помутнений в пиве, цитолитические повышают стойкость пива.
Особенности производства и потребления готовой продукции. Основу технологических процессов производства пива составляют биохимические превращения веществ в живом организме, происходящие под влиянием ферментов, и физико-химические процессы взаимодействия этих веществ под влиянием условий внешней среды. Основные процессы пивоваренного производства связаны с получением и брожением пивного сусла, дображиванием, выдержкой и осветлением пива.
Цель процесса приготовления пивного сусла - получение водного раствора ценных сухих веществ зернового сырья и хмеля в соотношении, определяемом сортом пива и жизнедеятельностью дрожжей, при минимальных потерях и затратах.
Для более тесного соприкосновения экстрагируемых веществ с водой, облегчения и ускорения их растворения зерновое сырье измельчают. Дробление стремятся вести так, чтобы мучнистая часть зерна превратилась в мелкую крупку и муку, а оболочку сохранить и использовать в качестве фильтрующего слоя. Весьма целесообразно дробить увлажненный солод, что позволяет устранить потери на распыл, характерные для дробления сухого солода, увеличить выход экстракта на 2,5…3,0 % и сократить продолжительность фильтрования затора на 20…25 %.
В солоде и несоложеных зерновых материалах содержание водорастворимых веществ составляет 10…15 %. Большая часть ценных сухих веществ, представленных в основном крахмалом и белком, находится в нерастворимом состоянии. Для перевода в растворимое состояние их в процессе затирания подвергают ферментативному гидролизу. Процесс смешивания дробленых зернопродуктов с водой называется затиранием , а полученная смесь - затором .
Основной целью затирания является перевод сухих веществ солода и несоложеных материалов в растворимое состояние под действием ферментов солода и применяемых ферментных препаратов. Солод для сусла и пива является не только источником получения экстрактивных веществ, но и источником ферментов, под действием которых нерастворимые вещества самого солода и несоложеных материалов переходят в раствор. В солоде высокого качества активность ферментов высокая, позволяющая провести необходимые биохимические изменения в заторе при использовании до 15 % несоложенного сырья. При большом расходе несоложеных материалов добавляют ферментные препараты.
На действие ферментов и экстрагирование растворимых веществ зернового сырья влияет гидромодуль затирания. С увеличением концентрации затора скорость ферментативных реакций замедляется, что заметно при увеличении концентрации свыше 16 %. Поэтому обычно при затирании используют соотношение дробленых зернопродуктов к воде 1: 4, чтобы концентрация первого сусла не превышала 16 %.
При производстве темных сортов пива применяют жженый или карамельный солод, который измельчают до тонкого помола, затирают при температуре 80…90 С в течение 30 мин, а затем подают в общий затор.
Затор готовят двумя способами: настойным (инфузионным) и отварочным (декокционным). При настойном способе сухой дробленый солод смешивают с водой требуемой температуры, в дальнейшем затор медленно со скоростью 1 /мин подогревают с выдержкой белковой и мальтозной пауз, пауз осахаривания и общего осахаривания. Длительность пауз определяют качеством солода и сортом приготовляемого пива и колеблется в пределах 20…30 мин. Настойный способ применяется при использовании только хорошо растворенного солода с высокой ферментативной активностью, позволяет сократить продолжительность затирания и снизить энергозатраты.
Отварочные способы характеризуются тем, что часть затора (называемая отваркой) подвергается кипячению с целью клейстеризации крахмала, что облегчает воздействие на него ферментов и увеличивает выход экстракта. По количеству отварок различают одно-, двух- и трехотварочный способы. Наиболее распространенными в промышленности являются одно- и двухотварочный способы. При использовании несоложеного сырья применяют способы совместного затирания с солодом или предварительной раздельной подготовки его с последующим соединением с солодовым затором.
Брожение пивного сусла - сложный биохимический процесс, во время которого под действием ферментов пивных дрожжей сбраживается основное количество углеводов сусла. Потребительские свойства пива существенно зависят от вида применяемых дрожжей, определяющих вкус и аромат готового продукта.
Для отдельных сортов темного пива применяют специальные расы дрожжей верхового брожения.
Существуют низовое и верховое брожение. Они отличаются применяемыми расами дрожжей и температурным режимом. Низовое брожение протекает обычно при 6…10 С, верховое - при 14…25 С. Оба типа брожения протекают в две стадии: первую принято называть главным брожением, вторую дображиванием.
Главное брожение характеризуется более или менее интенсивным сбраживанием большей части сахаров сусла. В условиях ведения главного брожения на начальной стадии одновременно происходит как брожение, так и интенсивное размножение дрожжей. Биомасса дрожжей увеличивается в 3…4 раза. Но при нормальном брожении размножение дрожжей заканчивается задолго до конца брожения.
Основным биохимическим процессом при главном брожении является превращение сбраживаемых сахаров в этанол и диоксид углерода. Процессом, сопутствующим спиртовому брожению, является образование из аминокислот высших спиртов, которые оказывают влияние на аромат и вкус пива. Высшие спирты являются своеобразными побочными продуктами брожения.
Качество пива существенно зависит от окислительно-восстановительного потенциала сбраживаемого сусла. При высоком значении этого потенциала происходят окислительные процессы, в результате чего сусло и молодое пиво становятся темнее, ухудшается вкус готового пива, может появиться муть. Большую роль в изменении окислительно-восстановительного потенциала играют дрожжи. Они тормозят окислительные процессы, быстро поглощая растворенный в сусле кислород, затрачивая его на обменные реакции. Кроме того, выделяющийся диоксид углерода вытесняет кислород из сусла, что также замедляет окисление.
Из других физико-химических процессов важное значение для брожения имеют коагуляция белковых веществ и пенообразование. Образование спирта, эфиров и понижение рН сбраживаемого сусла способствует коагуляции белковых веществ. Белковые вещества частично денатурируют, частично теряют свой заряд и флокулируют. Происходит выделение некоторых фракций белков в виде крупных агрегатов с одновременной агглютинацией и осаждение дрожжей. Выделяются в основном белковые вещества, изоэлектрическая точка которых близка к рН молодого пива. При этом осаждается и часть тонких взвесей (белково-дубильные соединения), которые поступили в бродильный аппарат с суслом.
Пенообразование обусловлено выделением пузырьков диоксида углерода. Образующийся в ходе брожения диоксид углерода сначала растворяется в сбраживаемом сусле, а по мере насыщения сусла выделяется в виде газовых пузырьков. На поверхности газовых пузырьков появляется адсорбционный слой поверхностно-активных веществ (белки, пектин, хмелевые смолы). При слипании отдельных пузырьков появляется пена, постепенно покрывающая поверхность сусла. В процессе брожения сусла внешний вид пены изменяются: в определенный период она напоминает завитки. Основу для образования завитков создают коагулируемые белки и выделяемые хмелевые смолы, а их формирования - диоксид углерода.
Дображивание и выдержка пива имеют решающее значение для вкуса, пенистости и стойкости пива. В этот период протекают те же процессы, что и при главном брожении, но более медленно. Уменьшение скорости биохимических процессов обусловлено в основном более низкой температурой и меньшим количеством дрожжевых клеток в единице объема сбраживаемого продукта, так как основная масса дрожжей удаляется из него после окончания главного брожения.
Важным процессом при дображивании и выдержке является карбонизация пива, т.е. насыщение пива СО 2 - важнейшей составной частью пива, которая придает пиву приятный и освежающий вкус, способствует пенообразованию, предохраняет пиво от соприкосновения с кислородом воздуха, служит консервантом, подавляя развитие посторонних и вредных микроорганизмов.
Насыщение пива газом осуществляется при длительной выдержке пива в спокойном состоянии. Связывание и накопление углекислоты в пиве возможно благодаря тому, что дображивание происходит в закрытых емкостях под избыточным давлением. Этот процесс называется шпунтованием . В шпунтованном пиве большая часть углекислоты находится в пересыщенном состоянии. Молодое пиво после главного брожения содержит около 0,2 % растворенной углекислоты, а готовое пиво - не менее 0,35…0,40 %. В среднем при нормальных условиях дображивания пересыщение пива углекислотой достигает 30…40 %.
Существенное отличие пива от газированной воды заключается в сохранении пересыщения пива диоксидом углерода после снятия давления. Медленное выделение углекислоты при употреблении пива объясняется адсорбционными свойствами коллоидно-растворимых веществ, содержащихся в его экстракте.
Весьма важным процессом при дображивании и выдержке является осветление пива путем его продолжительного отстаивания. Цель осветления - удаление из пива твердых частиц для придания ему высокой прозрачности, биологической и белково-коллоидной стойкости без ухудшения вкуса, аромата и снижения пеностойкости.
Для удаления как можно большего количества частиц, способных к образованию мути, осветление необходимо вести при низких температурах (около 0 C). С понижением температуры пива происходит выделение тех веществ, которые при температурных условиях главного брожения являлись еще растворимыми. Наступает помутнение, которое обусловливается главным образом белково-дубильными соединениями. Скорость и степень осветления зависят от характера и величины взвешенных частиц. Чем тяжелее и крупнее взвешенные частички, тем быстрее наступает осветление. Дрожжевые клетки оседают быстрее, чем белковые вещества. Тончайшие взвешенные частицы оседают очень медленно. Для их осаждения при 2…4 С требуется продолжительное время. Однако оседающие дрожжи сорбируют белковую муть и другие взвеси, увлекая их на дно резервуара.
Особое значение при дображивании и выдержке имеют процессы созревания пива, заключающиеся в формировании аромата, вкуса и других потребительских свойств готового продукта. В период созревания протекают биохимические, химические и физико-химические процессы. Вследствие окислительных процессов исчезают вещества, которые обусловливают неприятный букет молодого пива. При выдержке вкус пива улучшается, выраженный дрожжевой привкус и привкус хмелевой горечи исчезают. Уменьшение горького вкуса при выдержке пива объясняется коагуляцией и старением хмелевых смол. Это одна из причин перехода грубого, горького вкуса в благородный. Дрожжевой привкус исчезает в результате оседания дрожжей.
Созревшее, выдержанное пиво является сложной полидисперсной системой с содержанием твердой фазы 0,15…0,01 % на сухое вещество. Частицы твердой фазы пива можно разделить на три группы: дрожжи и микроорганизмы размером 1…10 мкм; белки, полифенолы и углеводы размером 0,1…10 мкм; соли различных металлов, посторонние частицы (адсорбенты, частицы покрытия резервуаров). Основную массу твердой фазы составляют дрожжи (около 90 %).
По структуре и форме вещества твердой фазы различают хлопьевидные (белок), желеобразные (крахмал и гуми-вещества) и кристаллические (соли различных металлов). Белковые и полифенольные комплексы нестабильны, что может привести к образованию мути в готовом пиве. Эти реакции частично обратимы, выпадение мути происходит при охлаждении пива.
Осветление пива методом отстаивания не достигается в достаточной степени, поэтому готовое пиво дополнительно осветляют сепарированием, фильтрованием или тем и другим вместе.
Сепарирование пива основано на интенсификации процесса осаждения примесей при помощи центробежной силы. Сепаратор для осветления пива отличается от сепаратора для осветления сусла конструкцией барабана: для осветления сусла применяют камерный барабан, а для пива - тарельчатый.
Преимущества сепарирования: снижение производственных потерь пива, более легкий переход от пива одного сорта к пиву другого сорта. Однако сепараторы обладают невысокой эффективностью осветления: плохо выделяются частицы высокой степени дисперсности. Поэтому сепарированное пиво не имеет блеска. При сепарировании хорошо выделяются дрожжи, поэтому его применяют для предварительного осветления пива при высоком содержании плохо флокулирующих дрожжевых клеток (более 1,5 млн в 1 см 3).
Фильтрование - наиболее эффективный способ очистки пива от примесей. Фильтрацию пива производят через намывной слой фильтрующего материала либо через фильтр-картон. В намывных фильтрах в качестве фильтрующего материала чаще всего используют диатомитовые порошки. Они механически задерживают частицы мути (смолы, белковые вещества, дрожжевые клетки и др.). Их готовят из сырого диатомита, который представляет собой остатки кремнистых панцирей одноклеточных микроскопических водорослей - диатомий.
Диатомитовые фильтры обеспечивают хорошее фильтрование и высокую производительность при содержании дрожжевых клеток 0,15…0,3 млн в 1 см 3 нефильтрованного пива. При большем содержании дрожжей производительность фильтра снижается, поэтому рекомендуется использовать сепараторы для предварительного осветления пива.
Для осветляющего и стерильного фильтрования применяют картон. Размер пор картона для осветляющего фильтрования 10…15 мкм, для стерильного - 3…5 мкм. Картон изготавливают из древесной и хлопковой целлюлозы с добавлением асбеста. Во избежание попадания волокон асбеста в фильтр одна сторона картона имеет пористое полимерное покрытие.
В настоящее время самым удобным фильтрующим материалом считается инфузорная земля - кизельгур. Этот материал образует фильтровальный слой со значительной структурной расчлененностью поверхности, что позволяет ей задерживать частицы меньше, чем средний размер промежутков. В зависимости от фракционного состава инфузорной земли кизельгуровые фильтры могут задерживать частицы, размер которых превышает 2…5 мкм. С помощью этих фильтров выполняют стерильное фильтрование пива.
Однако если пиво инфицировано, то в нем присутствуют бактерии, размеры которых существенно меньше размеров пор фильтрующего материала. Для обеспложивания пива проводится пастеризация и стерилизация путем тепловых, химических, радиационных и др. процессов. В результате таких воздействий микроорганизмы гибнут или разрушаются, благодаря чему повышается стойкость продукта. Стойкость непастеризованного пива - не менее 8 сут, пастеризованного и обеспложенного - не менее 30 сут. Перспективным направлением эффективного обеспложивания пива является применение ультрафильтрационных установок.
Готовое пиво фасуют в новые и оборотные бутылки вместимостью 0,5 и 0,33 дм 3 , изготовленные из прозрачного стекла оранжевого или зеленого цвета. Такие цвета снижают отрицательное виляние на пиво дневного света и способствуют сохранению его качества. Пиво фасуют также в новые полимерные бутылки вместимостью 0,5…2 дм 3 , бочки, кеги, автоцистерны. Бутылки должны быть стандартными, с гладкой поверхностью, со стенками равномерной толщины, термостойкими. Они должны выдерживать внутреннее давление не менее 0,08 МПа. Во избежание потерь СО 2 используют изобарический принцип фасования.
Стадии технологического процесса. Приготовление пива можно разделить на следующие стадии:
- - подготовка и дробление солода и несоложеных материалов;
- - получение пивного сусла;
- - сбраживание сусла и дображивание пива;
- - фильтрование и осветление пива;
- - упаковывание в потребительскую и транспортную тару.
Характеристика комплексов оборудования. Начальные стадии технологического процесса выполняются с помощью комплексов оборудования для измельчения солода и приготовления пивного сусла: дробилки, заторные и варочные агрегаты, фильтрационные, сусловарочные аппараты 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 для получения готового пива, включающий фильтр-прессы, сепараторы, диатомитовые и кизельгуровые фильтры для осветления пива, а также упаковочное оборудование.
Машинно-аппаратурная схема линии производства пива представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Машинно-аппаратурная схема линии производства пива
Устройство и принцип действия линии. Пивоваренный солод выгружают из автотранспорта в приемный бункер 1 , из которого он транспортируется норией 2 через весы 3 в распределительные шнековые конвейеры 4 , обеспечивающие загрузку сырья в силосы 5 . В них солод выдерживается 4…5 недель и, благодаря гигроскопичности, приобретает равновесную влажность 5…6 %.
Отлежавшийся солод по возможности надобности выгружают из силоса 5 через магнитный уловитель и весы 6 на ленточный конвейер 7 . С последнего солод с помощью нории 8 и шнекового конвейера 10 загружают в бункеры суточного запаса 11 .
Аналогичным образом ячмень, используемый в качестве несоложенного сырья, загружают и хранят в силосах, а затем загружают конвейером 9 в бункер 11 .
Из бункера 11 солод через магнитный уловитель 12 и весы 13 падают в полировочную машину 14 для очистки от пыли и остатков ростков. После этого солод измельчают в вальцовой дробилке 15 и накапливают в бункере 17 . Зерно ячменя через магнитный уловитель и весы подают в вальцовый станок 16 , а после измельчения загружают в бункер 17 .
Перерабатывать солод различного качества позволяет двухотварный способ затирания, при котором можно легко корректировать технологический режим. Для приготовления пивного сусла этим способом в заторный аппарат 20 предварительно набирают около половины всего количества воды, необходимого для затирания, включают мешалку и через предзаторник загружают из бункеров 17 дробленые зернопродукты и смешивают с теплой водой (40…45 С). После окончательного перемешивания (затирания) затор нагревают до 45…52 С и выдерживают белковую паузу 15…30 мин.
Затем густую часть (около 40 %) заторной смеси (затора) перекачивают насосом 19 в другой заторный (отварной) аппарат 18 . В нем затор медленно подогревают до 61…63 С и выдерживают мальтозную паузу 20…30 мин.
После этого затор в аппарате 18 осахаривают 15…30 мин при 70…72 С, а затем доводят до кипения и кипятят в течение 20…30 мин. Вначале крахмал расщепляется до декстринов, а затем при 75…77 С происходит общее осахаривание крахмала. Кипячение необходимо для разваривания крупных частиц солода заторной массы.
Первую отварку из аппарата 18 медленно возвращают в заторный аппарат 20 и смешивают с основным затором, чтобы повысить его температуру до 61…63 С, и выдерживают мальтозную паузу 15…20 мин. После этого около 30 % основного затора (его густую часть) снова перекачивают в отварной аппарат 18 , нагревают до 70…72 С, выдерживают 15…20 мин, нагревают и кипятят 7…10 мин.
Готовую вторую отварку медленно перекачивают из аппарата 18 в аппарат 20 к основному затору. При этом температура затора поднимается до 70…72 С и в течение 20…30 мин проводится осахаривание крахмала. Продолжительность выдержки может быть увеличена (но не более 1 ч) до полного осахаривания затора, если качество солода понижено. После полного осахаривания затор подогревают до 75…77 С и перекачивают насосом 19 в фильтрационный аппарат 24 .
При всех стадиях затирания для интенсификации тепло-, массообменных и ферментативных процессов во время подогрева заторной массы в аппаратах 18 и 20 работают мешалки с большой частотой вращения; во время выдержек затора при различных температурных паузах мешалки вращаются медленнее.
Затор при фильтровании разделяют на две фракции: жидкую (пивное сусло) и твердую фазу (дробину). В фильтрационном аппарате 24 сусло отделяется через твердую фазу затора.
Фильтрационный аппарат представляет собой цилиндрический сосуд с плоским дном. На расстоянии 8…12 мм от основного дна расположено второе ситчатое дно, которое служит основанием для дробины. Для полного извлечения экстрактивных веществ из дробины внутри чана находятся разрыхлительный механизм и сегнерово колесо. Фильтрационный аппарат снабжен регулятором давления, который позволяет регулировать скорость фильтрования и указывает величину разности уровней жидкости в фильтрационном чане и резервуаре регулятора. Во избежание охлаждения затора при фильтровании боковые стенки фильтрационного чана покрыты теплоизоляцией.
Во время перекачки затора, дробину равномерно распределяют по всей поверхности сит фильтрационного аппарата, чтобы использовать слой дробины в качестве фильтрационного материала.
Процесс фильтрования затора подразделяют на две стадии: фильтрование первого сусла, т.е. сусла, получаемого при фильтровании затора, и промывание дробины водой с целью извлечения экстрактивных веществ. Первые порции фильтрата получаются мутными, его насосом 23 перекачивают обратно в фильтрационный чан. В дальнейшем на фильтрующем материале образуется слой взвешенных частиц, через которые фильтруется затор, и получается прозрачное сусло. Его направляют в сусловарочный аппарат 27 .
При фильтровании сусла и промывке дробины поддерживают температуру 75…78 С, для того чтобы сохранить -амилазу, которая расщепляет остатки неосахаренного крахмала, вымываемого из дробины.
Скорость фильтрования сусла в фильтрационном чане зависит от качества затора, живого сечения сит и высоты слоя дробины, который не должен превышать 30…35 см. Чем лучше растворен солод и лучше сохранена оболочка при дроблении, тем рыхлее лежит слой дробины и быстрее проходит фильтрование. Следует следить, чтобы затор не охлаждался ниже 75 С. Фильтрование первого сусла продолжается 1…1,5 ч.
После фильтрования первого сусла в дробине остается еще 30 % сусла; для его извлечения дробину промывают водой, которую нагнетают насосом 23 из сборника 21 . При этом применяют разрыхлитель и ороситель. Ножи разрыхлителя разрезают дробину, а вода, поступающая из оросителя, равномерно растекается по дробине и вымывает оставшийся в ней экстракт. Воду подают при работе разрыхлителя до появления ее над поверхностью дробины. При фильтровании необходимо следить за тем, чтобы вода покрывала дробину, и температура ее была не ниже 75 С и не выше 80 С.
После спуска последней промывной воды дробину с минимальным содержанием экстракта выгружают насосом 22 из фильтрационного чана в специальный бункер, а сита и чан тщательно моют и готовят для фильтрования следующего затора.
Для интенсификации процесса разделения затора на жидкую и твердую фазы перспективно использование центробежных способов с применением центрифуг и сепараторов.
Отфильтрованное сусло и промывные воды собирают в сусловарочный аппарат 27 , где и кипятят с хмелем. С момента, когда поступающее из фильтрационного чана сусло покроет дно сусловарочного котла, и до конца поступления промывных вод температуру жидкости поддерживают на уровне 75…78 С. После спуска всех промывных вод проверяют полноту осахаривания и начинают кипятить сусло.
Экстракт хмеля дозируют насосом 26 из сборника 25 . Хмель дозируют в сусло в два или три приема, причем последнюю порцию - незадолго до конца кипячения. Доза хмеля зависит от сорта пива, качества и способа внесения хмеля. Количество хмеля тем больше, чем выше концентрация сусла. Чем больше должна быть стойкость пива, тем короче продолжительность кипячения с хмелем. Светлые сорта пива охмеляются сильнее, чем темные, и хмелевая горечь их больше.
Наиболее эффективно применять хмель в виде экстракта. При этом повышается стойкость пива и упрощается технологический процесс охмеления сусла.
Для улучшения вкусовых свойств пива рекомендуется сначала кипятить сусло без хмеля, тогда на белки будут действовать дубильные вещества солода. При добавлении хмеля к суслу, частично освобожденному от белков, оно приобретает сильный хмелевой аромат, но без грубой горечи. Если же в сусло добавить хмель в начале кипячения, дубильные вещества солода, как более слабые, не взаимодействуют с белками и остаются в растворе, придавая суслу грубоватый вкус.
Для проведения дальнейших стадий технологического процесса приготовления пива требуется биологическая чистота сусла, от которой зависит стойкость конечного продукта - пива. Для этой цели достаточна длительность кипячения 20…25 мин, однако на практике сусло кипятят около 1,5…2 ч. Только длительное кипячение сусла позволит закрепить нужное соотношение отдельных фракций белковых веществ, свертывание некоторых неустойчивых белковых веществ в виде крупных хлопьев, которые в дальнейшем выпадут в осадок и приведут к осветлению сусла.
После кипячения сусло должно хорошо осветляться, т.е. свернувшиеся крупными хлопьями белки должны быстро осаждаться на дне пробного стаканчика, а сусло должно быть прозрачным.
Осветление и охлаждение сусла проводят с целью удалить взвешенные частицы из сусла, понизить температуру до благоприятной для процессов брожения и насытить его кислородом воздуха. Прошедшее через слой хмелевой дробины горячее сусло прозрачно. Но при охлаждении из него продолжают выделяться грубые взвеси, которые образуются во время кипячения сусла с хмелем. Основное количество этих взвесей выделяют из сусла в сепараторе - хмелеотборнике 28 . Горячее пиво поступает в сборник 29 , а затем перекачивается насосом 30 в гидроциклонный аппарат 31 . В нем сусло охлаждают сравнительно медленно до 60…70 С.
При охлаждении сусла выделяются вещества, растворимые в горячем и нерастворимые в холодном сусле. Осадок, образующийся на второй стадии, называется «холодным» или тонким осадком. Осаждение взвешенных частиц - осветление сусла - положительно влияет на протекание последующего процесса брожения и улучшает качество пива.
В горячем сусле кислород растворяется незначительно; с понижением температуры сусла растворимость кислорода (как и других газов) увеличивается. Окислительные процессы за счет поступающего кислорода энергичнее протекают при более высокой температуре: сусло темнеет, резко понижаются хмелевые аромат и горечь. Эти процессы ухудшают качество сусла. Однако кислород содействует коагуляции белков и образованию хорошего осадка в сусле, благодаря чему оно лучше осветляется. Чтобы сократить нежелательные окислительные процессы до минимума, общая продолжительность осветления и охлаждения сусла не должна превышать 100мин.
После этого сусло перекачивают насосом 32 в пластинчатый теплообменник 33 для быстрого охлаждения до начальной температуры брожения: до 6…7 С при низовом брожении или 14…16 С при верховом брожении. Быстрое охлаждение сусла производят для того, чтобы снизить опасность инфицирования.
Разведение чистой культуры дрожжей необходимо для увеличения массы дрожжей из пробирки, получаемой из музейной коллекции, до массы разводки дрожжей, дозируемой в бродильный аппарат. Первые стадии размножения дрожжей осуществляют в микробиологической лаборатории, а затем в производственных условиях на оборудовании линии.
В стерилизатор 34 набирают горячее охмеленное сусло, кипятят и охлаждают до 8…12 С. Охлажденное сусло направляют в бродильный аппарат 35 , куда переносят лабораторную разводку чистой культуры дрожжей. Сбраживание сусла продолжают в течение 3 сут. При этом дрожжи размножаются и их биомасса увеличивается. После брожения из аппарата отбирают часть разводки дрожжей (10 дм 3) в сосуд для посевных дрожжей, где она хранится до следующего пересева. Основную часть разводки дрожжей из аппарата перекачивают во второй бродильный аппарат 36 , в котором дрожжи размножаются в течение 3 сут. Сброженная биомасса поступает в бродильный аппарат 37 вместимостью 1000 дм 3 , куда доливают 300 дал заводского охмеленного сусла, а через 12 ч - еще 400 дал. Через 36 ч забродившее сусло в качестве дрожжевой разводки сжатым воздухом передавливается в ток сусла, поступающего на брожение.
На следующих циклах бродильные аппараты, освобожденные от дрожжей, заполняют стерильным суслом из стерилизатора и засевают дрожжами, хранящимися в сосудах (10 дм 3). Процесс размножения дрожжей в аппарате повторяют многократно до обнаружения в дрожжах посторонней микрофлоры.
Избыточные семенные дрожжи из аппарата главного брожения 42 с помощью вакуум-насоса 39 через промежуточный вакуум-сборник 40 направляются в вибрационное сито 38 . Дрожжи обрабатывают на вибросите для отделения крупных хлопьев белковых веществ и хмелевых смол, а затем тщательно промывают холодной водой температурой 1…2 С. Очищенные жидкие дрожжи поступают в сборник 41 для повторной подачи в аппарат 42 или для отгрузки на реализацию.
Брожение пивного сусла производят в бродильных аппаратах (танках). Бродильные аппараты 42 , 44 и 45 представляют собой закрытые резервуары из нержавеющей стали цилиндрической формы.
В аппарат главного брожения 42 дозируют бродильную смесь, полученную при перемешивании дрожжевой разводки и холодного охмеленного сусла путем продувания стерильного воздуха или диоксида углерода. Брожение в аппарате 42 протекает в несколько стадий. Они отличаются друг от друга и характеризуются изменением внешнего вида поверхности бродящего сусла, изменением температуры, понижением экстрактивности сусла и степенью осветления пива.
Продолжительность главного брожения зависит от экстрактивности сусла и температуры брожения. При холодном способе продолжительность брожения сусла с экстрактивностью 11…13 % составляет 7…8 сут, 14…20 % - 9…12 сут. Главное брожение считается законченным, если произошло осветление молодого пива, а за сутки сброжено 0,1…0,2 % экстракта сусла.
Молодое пиво из аппарата 42 насосом 43 перекачивают в аппараты для дображивания и созревания пива (лагерные танки) 44 и 45 . Дображивание пива проводят при температуре 1…2 С в закрытых аппаратах без контакта с воздухом, под давлением диоксида углерода 0,04…0,06 МПа. Для проведения выдержки пиво под определенным постоянным давлением применяют специальные регуляторы давления, называемые шпунтаппаратами.
Сначала процесс дображивания протекает при открытом шпунтовом отверстии, и только по истечении некоторого времени (через 1…2 сут) танки герметически закрывают. Сразу после перекачки молодое пиво шпунтовать нельзя, так как в танках над пивом имеется 2…4 % воздушного пространства. При повышенном давлении воздух может раствориться в пиве и будет препятствовать процессу созревания. За несколько дней до шпунтования весь воздух над поверхностью пива успеет вытесниться диоксидом углерода.
Общая продолжительность дображивания и созревания пива в аппаратах 44 и 45 составляет 11…90 сут в зависимости от вида приготовляемого пива и принятой технологии. Ход дображивания и выдержки контролируют по убыли экстракта, увеличению содержания диоксида углерода и алкоголя, степени осветления и, наконец, по аромату, вкусу и пенистости. Показателем окончания дображивания является конечная степень сбраживания. Для получения более стойкого пива достигают почти конечной степени сбраживания, разница составляет только 1…2 %.
Наряду с периодическим способом брожения и дображивания пива в нашей стране и за рубежом применяют непрерывные и ускоренные методы. Для получения пива эффективно используют цилиндроконические бродильные аппараты большой вместимости (ЦКБА). Этот аппарат 47 представляет собой выполненный из нержавеющей стали вертикальный цилиндрический сосуд с коническим днищем, оборудованный поясами охлаждения, благодаря которым можно устанавливать индивидуальный температурный режим по высоте. Внутренняя поверхность полированная.
В аппарате 47 совмещены процессы главного брожения, дображивания и созревания пива. Аппарат заполняют суслом и дрожжевой разводкой, причем сусло насыщают воздухом при помощи специального аэратора. Процесс брожения начинают при температуре 9…10 С. В течение первых двух суток температуру повышают до 14 С. Главное брожение заканчивают, когда содержание сухих веществ в сусле снизится до 2,2…2,6 %.
Дображивание и созревание молодого пива начинают с охлаждения нижней конической части аппарата 47 до температуры 0…2 С, при этом происходит осаждение дрожжей. В цилиндрической части аппарата в верхней зоне поддерживают температуру 13…14 С, в нижней - 10…13 С, избыточное давление 0,04…0,05 МПа. После завершения дображивания в рубашку цилиндрической части аппарата подают хладагент и доводят температуру всей массы пива до 0…2 С, что обеспечивает оптимальные условия для его осветления.
Продолжительность процесса в цилиндроконическом аппарате 47 существенно сокращена по сравнению с резервуарными аппаратами 42 , 44 и 45 . Она, прежде всего, зависит от концентрации сухих веществ в сусле. Общая продолжительность брожения и дображивания пива для сусла с экстрактивностью 11 % до 12…14 сут, для 12 % - до 18…20, для 13 % - до 22…25 сут.
Созревшее пиво осветляют на кизельгуровом фильтре 48 , иногда дополнительно подвергают тонкому обеспложивающему фильтрованию в фильтре 49 и собирают в сборник 50 готового пива.
Комплекс оборудования для фасования пива в потребительскую и торговую тару работает следующим образом. Автопогрузчик 51 подает пакеты с пустыми бутылками в пакеторасформировывающую машину 52 и машину для выемки бутылок 53 . Далее с помощью системы конвейеров пустые бутылки через световой экран загружаются в бутылкомоечную машину 54 . Качество мойки контролируют в инспекционной машине 55 . Бутылки заполняются пивом в фасовочной машине 56 и укупориваются в машине 57 . Контроль заполнения и укупорки бутылок осуществляют во второй инспекционной машине 58 , а затем наносят этикетку и оформляют бутылки в этикетировочной машине 59 . После этого бутылки укладывают в ящики в машине 60 , формируют пакеты в машине 61 и направляют эти пакеты автопогрузчиком 62 в экспедицию. При реализации свежего пива без продолжительного хранения нефильтрованное созревшее пиво загружают в мерный сосуд 63 для дозированной подачи в автоцистерны 64 или другие специальные емкости.
Введение
2. Описание стадий технологической схемы
3.1 Характеристика зерна
3.4 Дрожжи
3.5 Вода в пивоварении
Заключение
Список литературы
Введение
Пивоваренная отрасль России насчитывает 300 предприятий различной мощности и является наиболее динамично развивающей в секторе пищевой и перерабатывающей промышленности.
Стремительный рост отрасли объясняется несколькими факторами. Во-первых, в России существует значительный потенциал рынка. Так, в 2001 году средний объём потребления пива составляет 43 л. на душу населения. В центральной и Восточной Европе этот показатель составляет 80 л., в Западной Европе- 100 л., в Германии-120 л., в Чехии- 160 л. в год. И во-вторых, пивная отрасль- одна из немногих в России, которая производит продукт, по качеству полностью соответствующий мировым стандартам. На рынке появилось много качественного пива, и эта тенденция с каждым годом укрепляется.
Население стало лучше относиться к пиву как к напитку. Постепенно доля крепких алкогольных напитков стала снижаться в растущем ассортименте напитков нашей отрасли, предпочтение люди стали отдавать пиву.
Россия - один из наиболее перспективных и привлекательных рынков пива в мире.
Большинство крупных пивных холдингов, работающих в России, продолжают строить новые заводы, покупать предприятия и увеличивать производство. На российском рынке представлены пять крупнейших пивных концернов: норвежско- датский Carlsberg Breweries, индийско-бельгийский Sun Interbrew, южно-африканский South African Breweries, голландский Heineken, британский Scottish Newcastle.
Сейчас лидером рынка в России является пивоваренная компани "Балтика" входящая в Baltic Beverages Holding, производящая 35% российского пива, производственные площади в Петербурге, Тула и Ростове-на-Дону.
Цель работы.
рассмотреть основное сырьё пивоваренных заводов.
Задачи работы.
рассмотреть новые сорта пивоваренного ячменя;
изучить рынок хмеля;
рассмотреть требования Санпин воды;
рассмотреть расы дрожжей.
1. Технологическая схема производства пива
В последние годы разработаны и внедрены технологические схемы производства пива с использованием ускоренных и непрерывных процессов. Технологические схемы могут быть различными в зависимости от выбранного способа и приминяемого оборудования. Любая технологическая схема должна обеспечивать при минимальных затратах материальных ресурсов максимальный выход и высокое качество готового продукта.
Очистка солода
Дробление
Приготовление затора
Фильтрование затора
Кипичение сусла с хмелем
Отделение сусла от хмелевой дробины
Осветление и охлаждение сусла
Главное брожение сусла
Дображивание молодого пива
Осветление пива
Розлив пива
2. Описание стадий технологической схемы производства пива
Очистка солода. Ячменный сухой солод после хранения содержит некоторое количество пыли, остатки ростков, случайно попавшие частицы и другие примеси, наличие которых может ухудшить качество пива.
Поэтому отлежавшийся солод очищают на магнитном сепараторе и воздушно- ситовом сепараторе.
Дробление солода. Биохимическим процессом растворения при затирании солода предшествует механический процесс дробления, который необходимо проводить очень тщательно, так как от состава помола зависит выход экстрактивных веществ. Решающее значение имеет содержание в дробленом солоде шелухи(оболочки). Растворимые составные части помола легко переходят в воду, а не растворимые разлагаются под действием ферментов. Чем тоньше помол, тем полнее извлекаются экстрактивные вещества. Но не следует проводить очень тонкий помол, так как. извлекаются дубильные и горькие вещества, ухудшающие качество пива, снижается качество фильтрации затора. Поэтому процентное содержание помола должно быть такое: оболочка 18-25%, крупная крупка 8-12%, мелкая крупка 30-40%, мука 25-30%.
Приготовление затора. Затор - это смесь дробленных зернопродуктов с водой, предназначенных для затирания.
Целью затирания является перевод из солода и несоложеных материалов в водный раствор растворимых частей зернопродуктов, составляющих экстракт сусла и пива. Экстрактивные вещества зернопродуктов переходят в сусло путём преимущественно биохимических процессов, поскольку в ячмене и солоде они находятся в виде высокомолекулярных соединений- биополимеров. Во время затирания выделяют следующие паузы:
белковая t - 50-52 °С происходит гидролиз белков;
мальтозная t - 60-65°C гидролиз происходит под действием в – амелазы;
осахаривание t - 70-72 °С осахаривание происходит под действием £ - амелазы.
Фильтрование затора. Процесс фильтрования затора подразделяют на две стадии: фильтрование первого сусла, т.е. сусла получаемого при фильтровании затора, и промывание дробины горячей водой для извлечения экстрактивных веществ. В результате образуются промывные воды. В зависимости от использования оборудования различают фильтрование затора в фильтрационном аппарате и в заторном фильтр - прессе.
Кипичение сусла с хмелем. Кипичение сусла с хмелем проводят с целью концентрирования его до заданной плотности, перевода ценных составных веществ хмеля в раствор, инактивации ферментов, коагуляции белковых веществ и стерилизации сусла.
Отделение хмелевой дробины.
Отделение хмелевой дробины производят, для того, чтобы исключить отрицательное влияние её на цвет и вкус пива.
Осветление и охлаждение сусла.
Осветление и охлаждение сусла проводят для выделения из него взвесий, насыщения его кислородом и снижения температуры до начальной температуры внесения дрожжей.
Главное брожение сусла. Спиртовое брожение – это превращение простых сахаров под действием ферментов дрожжей (основной процесс при производстве пива).
При брожении большое значение имеет первоначальный состав сусла (содержание сбраживаемых сахаров, несбраживаемых углеводов, азотистых веществ, неоргонических солей и другие) и дрожжи.
Дображивание молодого пива. Дображивание молодого пива проводится для дображивания оставшихся несбрадивших сахаров, насыщение пива диоксидом углерода и осветление пива.
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.
Осветление пива. В процессе дображивания происходит осветление пива. Оно связано с осаждением дрожжей и соединений, вызывающих помутнение. Эти соединения состоят в основном из белковых, горьких и полифенольных веществ, а так же из углеводов и небольшого количества минеральных веществ.
Розлив пива. Пиво разливают в деревянные и металлические бочки, автотермоцистерны и бутылки. Применяют так же новые полимерные бутылки вместимостью 2 дм³.
3. Основное сырьё для производства пива
Основное сырьё для производства пива – солод, который приготовляют из ячменя.
Из всех видов зерновых культур ячмень имеет наиболее благоприятные свойства для пивоварения. Это связано с химическим составом ячменя, наличием оболочки, обеспечивающей хорошую защиту ростка, образующегося в процессе проростания. Оболочка служит так же естественным фильтрующим слоем при промывании пивной дробины водой.
3.1 Характеристика зерна
Ячмень принадлежит к семейству злаков. По расположению зёрен в колосе различают шестирядный, четырёхрядный и двухрядный ячмени.
Шестирядный ячмень с шестью хорошо развитыми зёрнами встречаются редко.
Четырёхрядный ячмень – разновидность шестирядного, но его зерна несколько сдвинуты по оси по отношению друг к другу. Эти ячмени обычно используют для кормовых целей.
Двухрядный ячмень имеет только два хорошо развитых зерна. Эти зёрна крупнее, чем в шестирядном и четырёхрядном ячмене, имеют высокое содержание крахмала. Наиболее пригодные для пивоварения – двухрядные ячмени.
В зависимости от времени посева ячмень разделяют на яровой и озимый. Двухрядный ячмень – это типичный яровой, тогда как шестирядный и четырёхрядный ячмени – озимый и яровой.
Новые сорта зерновых культур, включённые в Государственный реестр с 2007 года
В Государственный реестр с 2007 года дополнительно включено 5 сортов ярового ячменя. Включенные сорта характеризуются хорошими пивоваренными качествами.
Сильфид. Раннеспелый сорт, селекции «Florimond Desprez», Франция. За годы испытания средняя урожайность составила 67,6 ц/га, максимальная – 95,8 ц/га. Сорт пивоваренный, отличается высокой продуктивной кустистостью, устойчив к полеганию. Содержание белка в зерне в среднем 10,6%. Выравненность и крупность зерна 97,9%. Экстрактивность солода 81,3%, содержание белка в солоде 9,7%, вязкость сусла 1,0мПас, что говорит о хорошем качестве солода и высокой степени его растворения, время осахаривания 15 минут. Сорт короткостебельный, созревает равномерно, относительно устойчивый к грибным болезням. При неблагоприятных погодных условиях не прорастает на корню.
Фонтейн. Раннеспелый сорт, селекции «Florimond Desprez», Франция. За годы испытания средняя урожайность составила 65,7 ц/га, максимальная – 97,1 ц/га. Сорт пивоваренный. Содержание белка в зерне в среднем 10,7%. Выравненность и крупность зерна 98,0%. Экстрактивность солода 80,2%, содержание белка в солоде 10,7%, вязкость сусла 1,14мПас, продолжительность осахаривания 20 минут. Сорт выровненный, относительно устойчив к грибным болезням, созревает равномерно, имеет стабильную урожайность по годам, устойчив к прорастанию на корню.
Приготовление пива – один из самых сложных технологических процессов в пищевой промышленности. Для получения напитка высокого качества пивоварам нужно учитывать множество нюансов и тщательно подбирать ингредиенты. Дальше мы рассмотрим важные этапы классической технологии пивоварения, которую использует большинство современных заводов.
Сначала выясним, из чего делают пиво. В традиционной рецептуре допускается наличие только четырех ингредиентов:
Солод – продукт, получаемый путем проращивания злаков. Для изготовления пива используется ячмень, прошедший соложение, – процесс, способствующий прорастанию зерна. После замачивания ячмень разбухает, внутри зерен начинаются химические реакции, расщепляющие крахмал на нужный для брожения солодовый сахар.
Высушенный солод для пива Вода. В пивоварении воду различают по составу и концентрации солей. Для некоторых сортов пива лучше подходит «жесткая вода» (с высоким содержанием солей), например, для мюнхенского. Есть сорта, сделанные исключительно на воде с низким содержанием солей, это пльзеньское пиво. Современные технологии позволяют регулировать концентрацию солей в воде с очень высокой долей точности, что упрощает производство.
Хмель. Придает пиву характерный горький вкус, душистый аромат и отвечает за пенообразование. Заменить хмель в производства пива без потери качества невозможно. Это уникальное растение, в состав которого входит более 200 веществ, отвечающих за вкус. Интересно, что для пива годятся только шишки женских растений хмеля.
Шишки хмеля Дрожжи. На современных заводах используют специальные пивные дрожжи семейства Saccharomycetes, которые не встречаются в природе, а выведены искусственно специально для пивоварения. В зависимости от технологии брожения в производстве пива участвуют два вида дрожжей:
- верхового брожения (Saccharomycetaceae cerevisiae) – подходят для таких видов пива как портер, эль и стаут;
- низового брожения (Saccharomycetaceae carlsbergensis) – применяются при изготовлении лагерного и среднеевропейского пива.
Разница между этими видами пивных дрожжей в том, что на окончательной стадии дрожжи верхового брожения собираются на поверхности (всплывают), а низового – на дне сусла. Это заметно влияет на вкус.
Этапы производства пива
1. Приготовление сусла. Вначале ячменный солод дробят, но зерна не должны превратиться в однородную массу. В составе сусла обязательны большие и мелкие крупинки. Это называется солодовым помолом. В разных сортах пива соотношение крупных и мелких частиц отличается.
Затем солодовый помол смешивают с водой. Этот процесс называется «затиранием», а полученная смесь – затором. При добавлении воды ферменты ячменя начинают расщеплять крахмал на солодовый сахар. Для ускорения ферментации пивовары нагревают затор до температуры 76°C.
Далее готовое сусло фильтруют. Проваренный затор переливают из котла в специальное сито, закрытое снизу. В таком состоянии затертый солод находится некоторое время, пока на дне не осядут твердые частицы, называемые дробиной. Когда сито открывают, сквозь него и слой дробины начинает просачиваться чистое жидкое сусло, которое собирается в специальном котле для последующего варения.
2. Варка сусла. Полученное на предыдущем этапе сусло нагревают, доводят до кипения и добавляют хмель. Количество шишек зависит от сорта пива и предпочтений мастера. В каждой рецептуре используется разное количество хмеля.
Варка сусла занимает 2-3 часа. В ходе этого процесса погибают все микроорганизмы и разрушаются ферменты, поэтому дальнейшие химические реакции невозможны. Пивовары добиваются наперед установленной плотности начального сусла, которое на этикетке готового продукта обозначается как плотность пива.
Далее сваренное сусло фильтруют от остатков хмеля и дают отстояться. На дне выпадают мельчайшие частички, которые не удалось отфильтровать на предыдущем этапе. Также на некоторых заводах ускоряют удаление нежелательных остатков центрифугой.
Емкости для варения сусла 3. Брожение. Чистое сусло поступает через трубы на дно бродильных чанов, называемых цилиндроконическими танками. После того как жидкость остынет до нужной температуры, в чан добавляют дрожжи. Для пива верхового брожения перед добавлением дрожжей сусло охлаждают до 18-22°C, для пива низового брожения – до 5-10°C.
Спустя сутки после закладки дрожжей на поверхности бродильного чана появляется толстый слой пены. Это значит, что дрожжи успешно начали превращать сахар в углекислый газ и спирт. В ходе брожения выделяется много тепла, поэтому сусло нуждается в постоянном охлаждении, температура должна быть стабильной.
На этапе брожения пивовары следят за концентрацией углекислоты в чанах. При достижении максимально допустимого уровня газ отводят по специальным трубам. Брожение останавливается после того как весь сахар дрожжи переработают на спирт.
4. Созревание. На предыдущих этапах получилось молодое нефильтрованное пиво, требующее дальнейшего созревания (не касается пшеничных сортов). Для созревания используются большие емкости из нержавеющей стали, а сам процесс длится от нескольких недель до четырех месяцев.
Во время созревания нужно поддерживать стабильную температуру и давление в емкостях, колебания недопустимы. На современных предприятиях технологический процесс контролирует специальное оборудование, способное автоматически изменить температуру и давление.
Оборудование для созревания пива 5. Фильтрация. После созревания пиво проходит еще одну фильтрацию двумя разными фильтрами, предназначенными для очистки от крупных и мелких частиц. После этого пенный напиток становится абсолютно прозрачным и готовым к розливу.
6. Розлив. На заключительном этапе производства пиво переливают в тару разных видов. Перед розливом бутылки, кеги или бочонки все емкости моют, затем удаляют попавший внутрь воздух. Пиво является скоропортящимся алкогольным напитком, требующим стерильных условий. Без стерильности срок годности готового продукта лишь пару дней. При розливе в стеклянную тару бутылки предварительно пастеризуют – медленно нагревают до температуры 65°C, что существенно продлевает срок хранения пива.
Чтобы систематизировать всю информацию, предлагаю посмотреть следующую схему, иллюстрирующую очередность этапов.
Схема производства пива