Курсовая работа: Технологія виробництва пива на прикладі заводу Оболонь
Принципова схема класичного виробництва пива
Як адсорбенти використовують речовини, рекомендовані для цього спеціальними інструкціями щодо їх застосування. Для обробки готового до розливу пива, наприклад препаратом на основі діоксиду кремнію, безпосередньо під час фільтрування на кізельгуровому фільтрі після намивання основного шару кізельгуру в дозатор разом з кізельгуром марки «Б» вносять адсорбент з розрахунку 5 г/дал і у процесі всього фільтрування дозують у пиво, що йде на фільтрування.
Крім викладеного способу, залежно від умов обладнання, що є на підприємстві, пиво можна обробляти адсорбентами та іншими способами, дотримуючись відповідних рекомендацій.
За дві доби до розливу пиво передають у проміжний танк. За допомогою дозувального пристрою під час передачі в потік пива додають суспензію адсорбента (розведену водою 1:5) з розрахунку 5 г на 1 дал пива. Після осаду адсорбенту пиво фільтрують на кізельгуровому фільтрі.
Адсорбентом обробляють пиво, вже заздалегідь відфільтроване через кізельгур. Препарат намивають на картон (освітлювальний чи опорний) рамного пластинчастого фільтра з розрахунку 5 г/дал на суху речовину адсорбенту. При цьому пиво спочатку надходить на кізельгуровий фільтр, а потім на пластинчастий з адсорбентом.
Добре відомо, що на всіх стадіях приготування пива після стадії розмноження дріжджів і початку бродіння виключений контакт пива з повітрям. Під дією кисню змінюється смак пива внаслідок окислення гірких речовин хмелю; прискорюється колоїдне помутніння внаслідок окислення дубильних речовин (поліфенолів); знижується біологічна стійкість пива; погіршується піностійкість; виникає пастеризаційний присмак. До цього переліку треба додати встановлене порівняно недавно погіршення смаку й аромату пива внаслідок окислення поліфенолів.
Проте під час розмноження дріжджів і на початку бродіння у суслі повинна бути достатня кількість розчиненого кисню. Вважається, що в результаті переробки неаерованого сусла вийде пиво, що погано освітлюється, з неприємним смаком і ароматом, схильне до колоїдного помутніння.
Речовини пива, які швидко окислюються редукують (редуктони і меланоїдіни), можуть зв'язати деяку кількість кисню, що потрапив у розлите пиво і тим самим запобігти окисленню речовин, які в окисленому стані негативно впливають на смак і стійкість пива.
Вважають, що гранично допустимим вмістом кисню у готовому пиві, включаючи кисень повітря, що міститься у шийці пляшки, 1 мг О2/л. У тих випадках, коли не вживаються заходи щодо запобігання прониканню повітря в пляшку, у шийці пляшки об'ємом 0,5 л може виявитися близько 20 мл повітря, що відповідає 11 мг кисню віл пива, тобто вії разів більше граничної величини. Вміст 3–5 мг О2/л призводить до того, що речовини пива, які мають високу редукувальну здатність, не здатні зв'язати таку кількість кисню і усунути небажані окисні реакції.
Таким чином, весь наявний у пиві кисень споживається речовинами, що відновлюються. При вмісті 0,5 мг О2/л увесь кисень споживається за дві доби, 2 мг О2/л – за шість діб.
За допомогою ізотопного методу встановлено, що присутній у пиві кисень на 65% витрачається у реакціях з поліфенолами, на 30% з альдегідами і на 5% – з ізо-а-кислотою. До числа цих несприятливих для смакових якостей пива окисних реакцій потрібно додати окислення каротиноїдів, жирних кислот і вищих спиртів.
Небезпека окислення особливо велика під час передачі пива на фільтрування чи сепарування, під час фільтрування сепарування, надходження у збірник фільтрованого пива і під час розливу.
Усі ці процеси повинні проходити у присутності вуглекислоти, а не повітря. При цьому важливо враховувати так фактори, як довжина і діаметр трубопроводів, площа поверхні пива у збірниках тощо.
Потрібно уникати турбулентного руху пива у трубопроводах. Особливу небезпеку має також обертальний рух рідини при спорожненні чанів, танків тощо, під час якого відбувається сильне засмоктування повітря.
Заповнення і спорожнення бродильних лагерних танків під тиском вуглекислоти практично виключає поглинання кисню пивом, але супроводжується значними витратами СО2 (понад 1200 г./гл за тиску 0,07 МПа) і як результат – істотним підвищенням собівартості пива. Тому запропоновано різні пристрої (відбивні плити, диски тощо), застосування яких під час заповнення і спорожнення танків знижує поглинання кисню пивом на 70%. У вертикальних танках використовується поплавкова плита, діаметр яко збігається з внутрішнім діаметром танка. Під час спорожнення і заповнення танків плита залишається на поверхні пива і практично виключає контакт його з повітрям.
Розлив пива повинен здійснюватися так, щоб уникнути втрат вуглекислого газу і насичення пива повітрям. Для цього рекомендується застосовувати розливальні машини, які дозволяють розливати пиво з масовою часткою вуглекислоти близько 0,5%. Потрібно також застосовувати пристрої для видалення повітря із шийки пляшки.
Однією з найважливіших причин низько колоїдної стійкості пива є високий вміст у ньому повітря, що сприяє розмноженню дріжджів і оцтовокислих бактерій, призводить до швидкого утворення осаду та до загального покаламутнення напою, тобто до зниження біологічної стійкості пива. Тому зменшення вмісту повітря в пиві є важливим технологічним завданням, від успішного вирішення якого значною мірою залежить якість і стійкість пива.
Під стабілізацією пива мається на увазі таке втручання у його виробництво, яке віддаляє утворення небіологічного покаламутнення. Вимоги до стійкості пива у бочках і пляшках різні, але здебільшого достатньо місячної стійкості непастеризованого і пастеризованого пива. Для експортних поставок потрібно, щоб пастеризоване пиво в пляшках було стійким протягом кількох місяців і навіть року. Тому знайшов поширення спосіб стабілізації експортного пива в пляшках, що ґрунтується на великій кількост теоретичних розробок і практичному досвіді.
Пиво, як усі колоїдні розчини, ма схильність до покаламутнення. Після розливу воно, як правило, прозоре і за температури 0°С, але через деякий час після охолодження до цієї температури воно каламутніє. Утворене холодне покаламутнення за нормальної температури знову зникає.
Холодне покаламутнення визначається як таке, що виникає після охолодження пива до 0°С і знову зникає за 20°С. Склад цього покаламутнення дуже мінливий. Воно містить від 40 до 76% азотистих речовин, від 17 до 55% дубильних речовин, від 3 до 13% цукридів і невелику кількість зольних залишків, головним чином металів. Утворенню холодного покаламутнення сприяють високі температури під час зберігання, окислення, присутність слідів металів у пиві, рух, струс і світло. Холодне покаламутнення є дуже небажаною властивістю пива, особливо у країнах, де пиво продається охолодженим до температури близько 0°С. Стійке покаламутнення має той самий склад, що і холодне покаламутнення. Його утворення прискорюють ті самі фактори, крім того, його можуть спричиняти й речовини, що осаджують білки.
Для визначення ступеня стабілізації пива застосовують тест з пікриновою кислотою, за Есбахом, частіше – більш простий тест Гартонга з сульфатом амонію. За Гартонгом, 10 мл пива, підготовленого до хімічного аналізу, беруть піпеткою у пробірку і мініпіпеткою добавляють насичений розчин сульфату амонію. Визначають об'єм насиченого розчину сульфату амонію у мілілітрах, після додавання якого пиво залишалося протягом 2 хвилин прозорим. Пиво порівнюють з 10 мл пива, в яке додали таку саму кількість дистильованої води. Результати тесту наводять безпосередньо у мілілітрах насиченого розчину сульфату амонію на 10 мл пива. Величина тесту коливається у стабілізованого пива близько 3,0 і вище, а у нестабілізованого знижується до 1,0. Тест є більш придатним критерієм для визначення ступеня стабілізац одного й того самого виду пива, ніж для порівняння пива різних заводів.
Заходи щодо стабілізації пива можна проводити в процесі його виробництва чи в заключній стадії під час доброджування і безпосередньо перед розливом. Метою цих заходів є зменшення кількості компонентів пива, які беруть участь в утворенні дубильних комплексів основою холодного і стійкого покаламутнення. Метою стабілізації є також підвищення стійкості пива по відношенню до факторів, що впливають на прискорення утворення покаламутнення, наприклад проти окислення. Як зазначалося, під час варіння сусла для експортного пива змінюється засип за рахунок підвищення кількості замінників солоду, що знижують вміст білків у готовому пиві (цукор, рис). Віддають перевагу добре розчиненим солодам, добре прокип'яченому суслу, ґрунтовному осадженню зависей і низьким температурам під час головного бродіння і доброджування. З методів стабілізації пива під час доброджування чи на стадії вже фільтрованого пива безпосередньо перед розливом найбільш поширені осадження (танин), адсорбція (бентонит, селікагель, найлон), ферментативне розщеплення білків і добавки антиокисного засобу.
Під час застосування методів осадження, адсорбц ферментативного розщеплення білків потрібно вибрати дозу відповідного засобу з урахуванням загального об'єму і складу азотистих речовин у суслі, у молодому чи готовому пиві залежно від того, на якій стадії ведеться обробка. Оптимальну дозу найчастіше визначають виробничою перевіркою. Ефективність стабілізац визначають, з одного боку, аналітичне, з іншого – встановленням практично стійкості пастеризованого пива під час його зберігання у відповідних методу перевірки умовах.
Знищення мікрофлори у пиві по завершенн бродіння досягається знепліднювальним фільтруванням чи тепловою обробкою.
Знепліднювальне фільтрування відоме як холодна стерилізація і її особливо доцільно застосовувати у тому разі, якщо якісь компоненти (вітаміни, ферменти) не переносять термічної обробки. Тому холодну стерилізацію спочатку було введено для фруктових соків і вина, а згодом для пива.
Основою холодної стерилізації є механічне осадження клітин мікроорганізмів на поверхні фільтра. Пиво звільняється від мікроорганізмів знепліднювальним фільтруванням практично до стерильності. Здійснюється процес на пластинчастих фільтрах, через які пиво повинно проходити на малих швидкостях (0,8–1,0 гл/(м2тод)).
Перед стерилізацією пиво повинно звільнятися попереднім фільтруванням від більшості каламутних речовин. У противному раз стерилізаційні пластини забиваються і продуктивність фільтрів знижується. Хороші результати досягаються попереднім сепаруванням і звичайним фільтруванням на масфільтрах і діамітових фільтрах чи подвійним фільтруванням.
Спеціальні пластини виготовляються з фільтромаси з додаванням великої кількості азбесту, волокна якого заряджен позитивно. Більшість же мікроорганізмів несе на собі негативний заряд. Це забезпечує майже повну адсорбцію мікроорганізмів на поверхні пластин, навіть якщо їх розмір менший діаметра пор. Розміри останніх коливаються від 1 до 5 мкм менше.
Виготовляють стерилізаційні пластини з азбестоцелюлозної маси (вміст азбесту – 30–40%). Застосовують також мембранн матеріали з колодію, ацетатної целюлози. Діаметр пор тут коливається від 0,05 до 1 мкм.
Ці мембранні матеріали достатньо міцн витримують стерилізацію парою за температури до 125°С. Часто такі пристро виконуються у формі патронних фільтрів продуктивністю до 60 гл/год з попереднім сепаруванням і фільтруванням пива.
Існує досвід фільтрування з використанням пористих срібних мембран з діаметром пор від 0,2 до 5 мкм. При цьому забезпечується одночасно фільтрувальний і бактерицидний ефекти.
Знепліднювальним фільтруванням можна досягти майже повної стерильності, за якої пиво містить так мало мікроорганізмів, що біологічні покаламутнення не виникають.
Неодмінною умовою задовільної біологічно стійкості є відсутність повторного забруднення, що може бути забезпечено асептичними умовами розливу у заздалегідь підготовлений посуд.
Така підготовка повинна здійснюватись або шляхом стерилізувальної обробки на пляшкомийних машинах, або спеціально стерилізувальної обробки посуду перед розливом.
Відомо, що технологічні режими миття посуду в пляшкомийних машинах на ділянці обробки гарячими лужними розчинами практично забезпечують його стерильність. Проте останні стадії обробки зв'язані з ополіскуванням теплою, а потім і холодною водопровідною (або артезіанською) водою. При цьому тепла вода з температурою 25–30°С забирається із ванни пляшкомийної машини і розподіляється на два потоки. Один з них подається в теплообмінний апарат, догрівається в ньому до температури 40–45°С (в машинах АММ‑6 і АММ‑12) і надходить до трьох труб зовнішнього і чотирьох труб внутрішнього ополіскування. Інший потік без підігрівання надходить до чотирьох колекторних труб зовнішнього і чотирьох колекторних труб внутрішнього ополіскування. Перший потік вважається потоком гарячої, а другий – теплої води.
Після ополіскування потік гарячої води поділяється на дві частини збірниками-ваннами. В першій частині містяться залишки лугу і із збірника-ванни цей потік спрямовується на ополіскування посуду після завантажування останнього в носії і скидається у каналізацію, Друга частина потоку гарячого ополіскування скидається у збірник-ванну тепло води.
Слід зазначити, що за температурними показниками вплив на мікрофлору потоків біологічно чистої теплої і гарячої води на рівні пастеризаційного ефекту не досягається. Це означає, що у зонах гарячого і теплого ополіскування і, тим паче, у зоні ополіскування холодною водою прогнозується забруднення асептичного до цього моменту посуду.
Таким чином, асептична обробка посуду з урахуванням можливого і постійного інфікування вмісту ванн – збірників потребу асептичної обробки потоків безпосередньо перед ополіскуванням.
Можливий і такий варіант, коли буде оброблятися тільки потік води, що входить у машину, у кількості 6 м3/год. Тоді стадія холодного ополіскування буде забезпечуватись біологічно чистою водою, але обробка гарячою і теплою водою не буде гарантувати відсутност нфікування, хоча стерильним вхідним потоком холодної води буде «вимиватися» мікрофлора з ванн-збірників гарячої і теплої води.
Для отримання асептичного посуду з мийно машини ПММ має бути передбачено, поряд із зазначеною підготовкою водних потоків, подавання у внутрішній об'єм машини стерильного повітря. При цьому бажано, щоб стерильне повітря було охолоджене. Під час ополіскування водою повітря з внутрішнього об'єму ПММ ежектується в посуд, тому нестерильне повітря зводить нанівець усі зусилля щодо асептичної підготовки пляшок. Охолоджене стерильне повітря, подане таким чином у посуд, деякою мірою забезпечить охорону його внутрішнього об'єму від інфікування на наступному тракті подавання до розливально-закупорювального блока.
Отже, асептичний після миття посуд можна отримати в разі стерилізації рідинних потоків ополіскування і подавання стерильного повітря.
Отримання асептичного посуду з пляшкомийно машини, певна річ, не розв'язує всіх завдань, оскільки на ділянці подавання від ПММ до розливально-закупорювального блока можливе інфікування пляшок повітрям. Для його зменшення у ПММ на останній стадії обробки бажано здійснювати наддування пляшок холодним стерильним повітрям. Тоді в певний проміжок часу (до прогрівання вмісту пляшок) конвективне масоперенесення з зовнішнього середовища, а, отже, інфікування, будуть обмежені, але не виключені. У західних технологіях проблему намагалися розв'язати використанням ротаційних стерилізаторів, де пляшки заповнювались двоокисом сірки. Останній надходить під тиском 0,03 МПа і експозиція здійснюється протягом кількох секунд, достатніх для загибелі мікроорганізмів, у пляшках. На завершальній стадії двоокис сірки витискується значною кількістю стисненого фільтрованого повітря. Витиснення SО2 повинно бути ґрунтовним, оскільки у пиві він може бути тільки у слідах. Ус деталі, які контактують з двоокисом сірки, повинні бути вироблені з корозієстійкої сталі чи пластмас. Двоокис сірки, витиснений із пляшок, вловлюється у кришці стерилізатора і відводиться за межі приміщення. Від стерилізатора до розливного автомата пляшки подаються закритим тунелем, у якому створено помірно надлишковий тиск стерильного повітря.
Для витиснення SО2 замість стерильного повітря може бути застосований вуглекислий газ. Його ж доцільно застосовувати і в попередній схемі, в якій заповнення посуду СО2 відбувається на виході з пляшкомийної машини.
У деяких країнах (наприклад у Чехії) застосування двоокису сірки під час розливу пива заборонено. У Франції вміст SО2 у пиві допускається у кількості 85 мг/л, в Англії - 100 мг/л. Проте від 60 мг/л вище двоокис сірки вже відчувається в смаку пива.
