Разработка стратегии модернизации производства пива на малом предприятии (стр. 5 из 14)

Увеличение цветности сусла обусловлено образованием меланоидинов и окислением дубильных веществ. Также оно связано с карамелизацией сахаров. Основными красящими компонентами сусла и пива являются такие соединения как флавоны, каротиноиды, ксантофиллины, флобафен. Горячее охмеленное сусло несколько темнее, чем приготовляемое из него пиво. Выбранная технология производства предполагает использование осветлителя сусла для регуляции цветности готового пива. При брожении происходит снижение цветности.

Нарастание кислотности сусла связано с кислой реакцией, даваемой меланоидинами, и в некоторой степени – с наличием хмеля. Величина рН при полном наборе в сусловарочном котле без подкисления затора составляет около 5,5 – 5,6, а рН горячего охмеленного сусла – около 5,4 – 5,5.

Редуктоны, образующиеся при кипячении сусла с хмелем, представляют собой соединения, способные связывать кислород сусла и, следовательно, оказывать восстанавливающее действие, а значит, эти вещества защищают сусло и пиво от окисления. К редуктонам относятся:

- продукты превращения сахаров, имеющие карбонильные группы;

- меланоидины;

- белки с сульфгидрильными группами и продукты их расщепления;

3.2.4 Процессы при осветлении и охлаждении сусла

Целью охлаждения и осветления сусла являются понижение температуры до температуры главного брожения, насыщение сусла кислородом воздуха и осаждение взвешенных частиц сусла.

В процессе охлаждения сусла кислород из воздуха адсорбируется веществами сусла, образуются грубые и тонкие взвешенные частицы, постепенно выпадающие в осадок, в результате чего сусло осветляется. Таким образом, охлаждение и осветление сусла характеризуется физико-химическими и химическими процессами.

Связывание кислорода компонентами сусла пропорционально температуре. При 40 – 85 0С кислород воздуха химически взаимодействует с сахарами, азотистыми и горькими веществами, хмелевыми смолами, полифенолами сусла и окисляет их. Отрицательное влияние окислительных процессов на качество сусла и пива имеет место, однако возникает необходимость контакта сусла с воздухом на данной стадии для достижения требуемого количества стойких коллоидных комплексов, постепенно укрупняющихся до взвешенных частиц.

При температуре ниже 40 0С окисления компонентов сусла не происходит, но сусло продолжает насыщаться кислородом путем его физического растворения.

Осветление осуществляется в результате осаждения частиц мути под действием центробежных сил. Время заполнения гидроциклонного аппарата примерно равно 15 – 20 мин. После заполнения аппарата суслом проводится отстаивание в течение 20 минут. За это время на дно вирпула оседают частицы, которые по различным причинам не успели осесть ранее, а также более мелкие, скорость осаждения которых под действием центробежных сил невелика. Окончательное охлаждение сусла до температуры 8-10 °С ведется в пластинчатом теплообменнике.При охлаждении и осветлении сусла за счет частичного испарения воды в среднем на 0,5 % увеличивается концентрация сусла.

3.2.5 Процессы, протекающие при брожении сусла, дображивании и созревании пива

Важнейшим моментом данной группы процессов является сбраживание дрожжами содержащихся в сусле сахаров в этанол и углекислоту. Разделение превращений на процессы главного брожения и процессы созревания условно, поскольку происходит переход одних в другие.

Во время брожения и дображивания в процессе метаболизма дрожжей происходит образование побочных продуктов, многие из которых снова распадаются. Эти побочные продукты наряду с составными частями хмеля определяют вкусовые и ароматические свойства готового пива.

В производстве пива на предприятии используются штаммы 34 (Н) и 75 (Н) дрожжей низового брожения Saccaromyces carlsbergensis. Дрожжи являются сильно- и быстросбраживающими, что позволяет использовать их для проведения брожения, дображивания и созревания ускоренным способом.

Наличие кислорода необходимо для начала процесса сбраживания сусла, для которого свойственно аэробное дыхание дрожжей, далее происходит переход на интрамолекулярный способ дыхания, а наличее кислорода отрицательно сказывается на коллоидной стойкости пива.

Совокупность протекающих на данной стадии производства пива превращений необходимо рассматривать в контексте следующих процессов метаболизма дрожжей:

- сбраживание сахаров и метаболизм углеводов;

- метаболизм азотистых веществ;

- метаболизм жиров;

- метаболизм минеральных веществ.

Спиртовое брожение начинается как анаэробный гликолиз с расщепления глюкозы. Процесс протекает в цитоплазме (цитозоле) дрожжевых клеток. В результате ряда промежуточных реакций возникает пируват, на следующих стадиях превращающийся в углекислоту и этанол.Суммарно процесс спиртового брожения выражается следующим уравнением Гей-Люссака:

С6Н12О6

2 С12Н5ОН + 2 СО2, ΔG = - 230 кДж.

производство пивоваренный завод продукция

Метаболизм азотистых веществ обусловлен тем фактом, что дрожжевая клетка на 35 – 60 % (в пересчете на сухое вещество) состоит из белков, следовательно, для построения нового клеточного вещества возникает потребность в азоте, представленном в сусле главным образом аминокислотами. Дрожжами усваиваются лишь низкомолекулярные аминокислоты с количеством углеродных атомов не более 4, причем их потребление протекает в определенной последовательности, что необходимо учитывать при технологическом проектировании процессов, протекающих на данной стадии производства пива

Жиры образуются из протеинов и фосфора в форме фосфолипидов клеточных мембран, расположенных вокруг дрожжевой клетки и вокруг органелл внутри клетки. Дрожжи во время брожения увеличивают свою массу в 4 – 6 раз. Дрожжи усваивают жирные кислоты из сусла, хотя способны синтезировать их самостоятельно.

Метаболизм углеводов связан с потреблением дрожжами из сусла моносахаридов (глюкозы и фруктозы), дисахаридов (мальтозы и сахарозы), трисахарида мальтотриозы и сбраживанием их в указанной последовательности. 98 % сахаров уходит на брожение и только 2 % - на дыхание. В качестве резервного углевода дрожжи запасают небольшое количество мальтозы (порядка 0,25 %); важнейшим запасным углеводом является гликоген. Гликоген потребляется дрожжами в начале брожения как первичный источник энергии, его количество уменьшается в первые 10 – 12 часов после введения дрожжей в сусло, а потом вновь возрастает.

Во время брожения дрожжи выделяют в пиво целый ряд продуктов метаболизма, претерпевающих количественные и качественные изменения, частично реагируя друг с другом.

Вкус и аромат готового пива определяют высшие спирты и сивушные масла. 80 % высших спиртов возникает во время главного брожения; в фазе дображивания происходит лишь незначительное увеличение их концентрации. Возникающие высшие спирты не могут быть удалены из пива посредством каких-либо технологических приемов, поэтому их содержание можно регулировать только на этапе брожения. Концентрация высших спиртов свыше 100 мг/л ухудшает вкус и полезные свойства пива.

К сернистым соединениям, образующимся при метаболизме дрожжей, относится сероводород, меркаптаны и другие вещества, обладающие уже при малых концентрациях интенсивным вкусом и запахом. При превышении пороговой концентрации этих веществ возникает незрелый вкус молодого пива.

К прочим процессам, протекающим на стадии брожения, дображивания и созревания, относятся:

- изменение состава белковых веществ;

- понижение рН;

- изменение окислительно-восстановительного потенциала пива;

- выделение горьких и дубильных веществ;

- растворение диоксида углерода в пиве;

- осветление пива.

3.3 Организация работы производства

На основании анализа выбранной технологии производства сусла и пива, а также с учетом закономерностей протекания процессов на отдельных стадиях целесообразно определить следующие режимы работы оборудования:

1) стадия приготовления затора – периодический режим работы аппаратов;

2) стадия фильтрования затора – по периодической схеме с фиксированной во времени фильтрационной паузой, отводом первого сусла, подачей воды на выщелачивание и откачкой промывных вод;

3) стадия заполнения промежуточного танка сусла и подогрев его содержимого до температуры перекачки в сусловарочный котел – в периодическом режиме;

4) стадия кипячения сусла с хмелем – периодический режим работы оборудования с распределением во времени соответственно технологии составляющих данный этап подстадий (подача сусла, нагрев, подача первого хмеля, кипячение, подача второго хмеля, варка со вторым хмелем, испарение, пауза для коагуляции);

5) стадия осветления сусла должна проводится в периодическом режиме, при этом необходимо выдерживать время вирпул-паузы;

6) стадия охлаждения сусла до температуры брожения – в непрерывном режиме работы обеих секций;

7) разбавление плотного сусла и аэрация – непрерывно (в потоке);

8) аэрация густых и пропагаторных дрожжей – периодически, по временной программе, их подача в ЦКТ – периодически при перекачке сусла с первой в сутки варки в бродильный аппарат;

9) стадии сбраживания сусла, дображивания и созревания пива – по периодической схеме в отведенные в соответствии с технологией временные интервалы;

10) стадию фильтрования готового пива следует вести непрерывно, текущую дозировку кизельгура – периодически.

Необходимо отметить постоянную подачу хладоагентов и теплоносителей не только в аппараты непрерывного действия, но и в аппараты, работающие периодически – в рамках цикла, – при условии варьирования их расхода и существования возможности прекращения поступления соответствующих потоков в соответствии с технологией или в случае возникновения аварийных ситуаций. Это отражается в параметрах выбираемого для производства оборудования, а также в характеристиках систем контроля и регулирования техпроцесса. Предложенная организация технологического процесса берет во внимание необходимость проведения вспомогательных операций и осуществления санитарной обработки оборудования во внепроизводственное время. Частота варок – два раза в неделю в течение двух суток (смена составляет 11 часов плюс шестидесятиминутный перерыв). Брожение ведется круглосуточно, по мере заполнения аппаратов. Розлив осуществляется в непрерывном режиме: пять дней в неделю в течение восьмичасового рабочего дня (девять часов за вычетом перерыва в 60 мин).