Курсовая работа: Технология получения пива

Курсовая работа: Технология получения пива

Оглавление

1.Сырьевые компоненты

2.Аппаратурно-технологическая схема производства пива

3.Этапы процесса пивоварения

3.1 Соложение

3.1.1 Замачивание

3.1.2 Проращивание

3.1.3 Сушка

3.1.4 Отбивание ростков и хранение

3.2 Варка

3.2.1.Дробление

3.2.2.Затирание

3.2.3 Фильтрация

3.2.4 Кипячение

3.2.5 Отделение сусла от хмелевой дробины

3.2.6 Осветление и охлаждение

3.3 Брожение

3.3.1 Пивные дрожжи

3.3.2 Условия развития дрожжей

3.3.3 Бродильная активность дрожжей

3.3.4 Процессы, протекающие при главном брожении

3.3.5 Ведение главного брожения

3.3.6 Стадии и условия брожения

3.4 Дображивание

3.4.1 Процессы, протекающие при дображивании и созревании

3.4.2 Насыщение диоксидом углерода

3.5 Осветление

3.6 Созревание

3.7 Фильтрация

3.8 Пастеризация

3.9 Розлив

4.Список литературы

Введение

Как известно, самый древний рецепт пива был найден на глиняных табличках Месопотамии (стране, располагавшейся между Тигром и Евфратом на территории современного Ирака и Сирии). Этот рецепт относится приблизительно к 5000 году до нашей эры.

Появившись на заре цивилизации пиво, стало быстро распространяться по территории Африки, Азии и Европы.

Истории известны различные рецепты приготовления пива. К примеру, славяне в качестве сырья использовали рожь. Один из египетских рецептов требовало того, чтобы хлеб оставляли под дождём и затем давали ему бродить. В результате этого должна была получиться таинственная бодрящая стряпня. Пиво варилось из любого зерна, которое было под рукой. Большая часть европейцев выбрала традиционный ячмень и пшеницу в качестве материалов для слоения. Это и привило к рождению того напитка, который сегодня мы называем пивом.

В XII веке на развитие и пропаганду пивоварения в значительной степени повлияли монастыри. Прием напитков не считался нарушением религиозных постов, а густое пиво являлось еще и калорийным продуктом. Поэтому пиво было одним из наиболее важных элементов питания монахов в их скудном рационе.

Далее эволюция пивоварения прошла через следующие этапы: использование хмеля и переход на низовое брожение. Для данного типа брожения необходима низкая температура (5-9° С) и более длительные сроки.

Первые эксперименты по низовому брожению начали проводиться в Германии. После изучения и воспроизводства различных видов дрожжей популярность этого способа приготовления пива резко возросла. Появилось пиво, способное сохраняться несколько месяцев.

В первом известии о разведении хмеля говорилось: "От примеси этой пряности пиво стало прочнее, стало меньше бояться перевозок и мало-помалу сделалось предметом оживленной торговли". Традиционно для пивоварен закупались обычно два сорта хмеля - более ценный, для так называемых "лагерных[1]" сортов пива, сохранявшихся до лета, и более посредственный - для быстрого потребления (распивочного пива). Сегодня все ведущие производители производят «лагер».

Если суммировать определения, даваемые пиву, то можно сказать, что пиво - это слабоалкогольный, содержащий обычно от 2 до 6% спирта, пенящийся напиток, получаемый из крахмалистых веществ, проросших зерен (солода) различных злаков с добавлением воды, дрожжей, в настоящее время также хмеля и различных ароматических веществ, посредством брожения, но без перегонки.

1.Сырьевые компоненты

Солод

Солод, как правило, получают из ячменя. Вид ячменя, степень проращивания, температура, при которой он сушится, - все это влияет на цвет и вкус пива.

Кукуруза, рис, мальтозный сироп и иногда сахар могут быть добавлены во время приготовления сусла. Эти добавки изменяют вкус и характер солода и действуют как более дешевые сбраживаемые виды экстракта.

Солод сушат при более высоких температурах, чтобы получить разные виды специального солода: карамельный, шоколадный и черный солод.

Карамельный солод: сладкий солод медного цвета, который придает золотой цвет и ореховый вкус пиву. Часто используется при приготовлении темных сортов. Он также называется кристаллический солод.

Шоколадный солод: схож с черным солодом, но прожаривается меньше - до шоколадно-коричневого цвета.

Черный солод: прожаривается при повышенной температуре до очень темного цвета.

Стандартом на пиво допускается использование несоложеного ячменя, рисовой сечки, пшеницы, обезжиренной кукурузной муки. Главные требования, предъявляемые к качеству заменителей солода — это чистота и соответствие требованиям на продовольственное сырье. Применение несоложеного сырья экономически выгодно и технологически обосновано. Поэтому при приготовлении 10...11 % светлого пива следует обязательно применять не менее 20 % несоложеного сырья без использования ферментных препаратов. При использовании свыше 20 % несоложеного ячменя применение ферментных препаратов обязательно.

Хмель

Хмель - вьющееся растение с плодами-шишками, из женских особей которого путем перемалывания и прессования делают гранулы зеленого цвета. При добавлении в горячее сусло они растворяются и придают суслу/пиву горький вкус и аромат хмеля.

Он является одним из основных видов специфического сырья для производства пива, плюс ко всему очень дорогостоящим. Хмель придает пиву специфический горький вкус и аромат, способствует удалению из сусла некоторых белков, служит антисептиком, подавляя жизнедеятельность посторонней микрофлоры, участвует в осветление пены и её стойкости и увеличивает способность пива к хранению.

В пивоварении используют соцветия хмеля — хмелевые шишки, содержащие ароматические и горькие вещества. Горькие вещества представляют мягкие и твёрдые смолы. Ароматические вещества представлены в основном эфирным маслом, содержание которого колеблется от 0,3 до 2 %. Важная составная часть хмеля — дубильные вещества, количество которых достигает 3 %. В пивоварении используют высушенные хмелевые шишки, молотый брикетированный хмель, а также различные хмелевые экстракты.

Вода

Соли, содержащиеся в ней, влияют на вкус, аромат, цвет, органолептические показатели пива. Для приготовления светлых сортов пива используют в основном мягкую воду. Для темного пива жесткость воды может быть выше. В жесткой воде хмель дает более грубую горечь, цвет сусла получается более темным. К тому же вода, употребляемая для пивоварения, должна иметь слабокислую или нейтральную реакцию. Регулировать это можно за счёт способов водоподготовки: реагентного, ионообменного, электродиализного и мембранного. Для удаления неприятного запаха воду дезодорируют путем пропускания через колонку, заполненную активированным углем. Щелочная вода для пивоварения непригодна.

Дрожжи

Это одноклеточные микроорганизмы, грибы, растительного происхождения, которые являются возбудителями брожения, используемые для приготовления хлеба, вина, пива, кваса, виски и др. путем брожения. Для пивоварения используются пивные дрожжи, годные для многократного производства. На эти микpооpганизмы могут быть установлены авторские права. Многие пивные компании используют свои особые дрожжи, штаммы которых содержится в секрете.

Ферментные препараты

Используют при применении более 20 % несоложеного сырья в количестве от 0,001 до 0,075 % к массе перерабатываемого сырья.

Применяют амилолитические (Амилосубтилин Г10х, Амилоризин Пх и др.), протеолитические (Протосубтилин Г10х), цитолитические (Цитороземин П10х, Целлоконингин П10х и др.) ферментные препараты, а также их смеси в виде мультиэнзимных композиций.

Амилолитические препараты применяют при затирании при повышенном количестве несоложеного сырья и низком качестве исходного сусла. Они существенно повышают выход экстракта и улучшают качество сусла.

Протосубтилин Г10х используют при повышенных количествах несоложеного сырья и для улучшения качества сусла из некачественных солодов, а также для ликвидации коллоидных помутнений в пиве. Цитолитические препараты повышают выход экстракта за счет гидролиза некрахмальных полисахаридов, в основном гемицеллюлозы. Одновременно повышаются качество сусла и стойкость пива.

Наиболее перспективным средством является применение мультиэнзимных композиций (МЭК), которые, позволяют сохранить высокое качество «Жигулевского» пива при использовании до 60 % несоложеного сырья.

2.Аппаратурно-технологическая схема производства пива

Пиво – один из наиболее популярных освежающих напитков в России и в мире. Его производство – сложный биотехнологический процесс, требующий наличия серьезной технической и научной базы. Процесс усложняется необходимостью соблюдения довольно строгих экологических и санитарно-гигиенических норм, определенных государством.

Стадии технологического процесса

Приготовление пива можно разделить на следующие стадии:

- соложение

- варка

- брожение

- осветление

- созревание

- фильтрация

- осветление

- пастеризация

- розлив

Характеристика комплексов оборудования

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

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

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

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

Машинно-аппаратурная схема линии производства пива представлена на рис. 1.

Устройство и принцип действия линии

Очищенный солод измельчается в вальцовой дробилке 1 в целях получения максимального количества мелкой однородной крупки и сохранения шелухи. Дробленый солод взвешивают весами 2 и ссыпают в бункер 3. Отлежавшийся дробленый солод проходит магнитную очистку в магнитоуловителе 4 и подается в заторный аппарат 5, где смешивается с теплой водой (около 20 °С) и перемешивается. По окончании перемешивания (затирания) часть заторной массы (около 40 %) перекачивают в другой заторный аппарат 6, где нагревают до температуры осахаривания (около 70 °С), а по окончании осахаривания — до кипения. При кипячении крупные частицы солода развариваются, после чего первую отварку возвращают в аппарат 5. При смешивании кипящей части затора с затором, оставшимся в аппарате 5, температура всей массы достигает 70 °С. Затор оставляют в покое для осахаривания. По окончании осахаривания часть затора снова перекачивают в аппарат 6 (вторая отварка) и нагревают до кипения для разваривания крупки. Вторую отварку возвращают в аппарат 5, где после смешивания обеих частей затора температура его повышается до 75...80 °С. Затем весь затор перекачивают в фильтрационный аппарат 7. Прозрачное сусло стекает в сусловарочный аппарат 8.

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

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

Рис.1. Машинно-аппаратурная схема линии производства пива.

1 – вальцевая дробилка; 2 – весы; 3 – бункер; 4 – магнитоуловитель; 5,6 – заторный аппарат; 7 – фильтрационный аппарат; 8 – варочный аппарат; 9 – хмелеотделитель; 10 – сборник; 11 – сепаратор; 12 – пластинчатый теплообменник; 13 – бродильный чан; 14 – чан с дрожжами; 15 – танк; 16 – сепаратор-осветлитель; 17 – фильтр; 18 – теплообменник; 19 – карбонизатор; 20 – танк.

3.Этапы процесса пивоварения

3.1 Соложение

Солод является основным сырьем для производства пива. Солод, как правило, готовят из ячменя. Для определенных сортов пива в качестве сырья для соложения используют рожь или пшеницу.

Соложение проходит в 4 этапа:

3.1.1 Замачивание

Ячмень для производства солода хранится на элеваторе при определенных влажности и температуре. По галерее он поступает на солодовню. Из галереи зерно попадается в чаны замачивания. Здесь ячмень смешивается с водой, промывается и впитывает влагу. Проводится так называемое барбатирование, т.е. пробулькивание воздухом через слой зерна и воды. Замачивание длится двое суток - сутки в чане первого дня и сутки в чане второго дня. Когда зерно наберет определенную влажность (около 45%), оно поступает в отделение проращивания.

3.1.2 Проращивание

Зерно рассыпается по конвейеру ровным тонким слоем. Чтобы процесс протекал одинаково для всех зерен, их перемешивают специальным ворошителем. Проращивание длится 5 суток, и за это время из зерна пробивается корешок, внутри зерна формируется листок. В процессе регулируется влажность, температура и объем продуваемого воздуха, чтобы придать зерну свойства, требуемые для производства пива.

3.1.3 Сушка

Когда зерно достигнет пивоваренных кондиций, проращивание останавливается путем пропускания сквозь слой ячменя горячего (около 80°С) воздуха. При этом испаряется содержащаяся в зернах вода, и влажность снижается до 5%. Продолжительность процесса - сутки.

3.1.4 Отбивание ростков и хранение

У зерен отбиваются корешки, и затем солод по галерее транспортируется на элеватор. Готовый солод хранится на элеваторе около 1,5 месяцев. За это время происходит выравнивание свойств (влажности, температуры) отдельных зерен. Затем солод подается в варочный цех.

3.2 Варка

Варка - это процесс, в результате которого солод превращается в сладкую жидкость, называемую суслом.

Варка проходит в несколько этапов:

3.2.1 Дробление

Зерно очищается от грубых примесей и пыли. После этого зерно дробится. В результате дробления получается смесь шелухи, крупки и муки.

3.2.2 Затирание

Дробленый солод помещается в заторный котел. Здесь он смешивается с водой и нагревается. При затирании ферменты расщепляют компоненты солода. В пиво могут перейти только растворимые вещества. Все вещества, переходящие в раствор называются экстрактом. Растворимые вещества – это различные сахара, минеральные вещества и определенные белки.

Превращения при затирании.

На первых стадиях затирания в раствор переходят углеводы, частично белки и продукты их гидролиза, пектиновые, дубильные и горькие вещества, ферменты и минеральные соли, составляющие 10...15 % сухих веществ солода. В несоложеном сырье их примерно в 2...3 раза меньше. Основные же компоненты зернопродуктов — крахмал и белки нерастворимы. Поэтому их перевод в растворимое состояние осуществляется в результате направленного действия соответствующих ферментов.

Гидролиз крахмала начинается при солодоращении. При затирании крахмал проходит три стадии: клейстеризацию, разжижение и осахаривание. Собственно гидролиз крахмала (осахаривание) представляет собой разжижение крахмального клейстера, которое сопровождается накоплением в среде декстринов, мальтозы и глюкозы.

Схематически гидролиз крахмала можно представить в виде схемы: Крахмал —> Амилодекстрины -> Эритродекстрины -> Ахродекстрины -> Мальтодекстрины -> Мальтоза -» Глюкоза.

Процесс осахаривания контролируется по йодной реакции, так как крахмал и декстрины дают различный цвет с йодом: крахмал и амилодекстрины — синий, Эритродекстрины — краснобурый, ахродекстрины и другие продукты гидролиза цвет йодного раствора не изменяют. Поэтому термин «осахаривание» в бродильном производстве означает не процесс превращения крахмала в сахара, а исчезновение окраски йодного раствора.

К гидролизу крахмала при затирании предъявляют следующие требования: сусло не должно содержать амило- и эритродекстринов, дающих окраску с йодом, но кроме мальтозы в сусле должны содержаться ахро- и мальтодекстрины, придающие пиву полноту вкуса и повышающие его вязкость. При правильно проведенном затирании, из крахмала должно образоваться 20... 30 % декстринов и 70.-.80 % «сырой» мальтозы, к которой относятся все продукты гидролиза крахмала, обладающие редуцирующей способностью, в пересчете на мальтозу.

Цитолитические ферменты гидролизуют гемицеллюлозы и гумми-вещества, входящие в состав клеточных стенок зернового сырья. При этом образуются декстрины, глюкоза, ксилоза и арабиноза. Продукгы гидролиза некрахмальных полисахарилов повышают выход экстракта, снижают вязкость раствора, благоприятно влияют на вкус пива, образование пены и ее устойчивость.

Однако гидролиз некрахмальных полисахаридов зависит от действия протеолитических ферментов на белок, с которым эти вещества связаны.

Как и крахмал, белки начинают гидролизоваться в процессе солодоращения. Их гидролиз происходит в основном под действием эндопептидаз солода. Ферментативное расщепление белков можно представить в следующем виде: Белки -> Альбумозы —> Пептоны -> Полипептиды -> Пептиды —> Аминокислоты. Около 35 % белков (от общего содержания в сырье) должно переходить при затирании в сусло. Рекомендуется следующее соотношение фракций продуктов гидролиза белка (%): А:В:С = 25:15:60. Пептоны и полипептиды (фракция В) обусловливают образование пены пива, а пептиды и аминокислоты (фракция С) необходимы для питания дрожжей. Высокомолекулярные продукты гидролиза белка (фракция А) влияют на стойкость пива. Поэтому недостаточный гидролиз белка приводит к резкому снижению органолептических свойств пива и его стойкости при хранении.

При затирании протекают также многочисленные неферментативные процессы: экстракция образующихся растворимых веществ, образование меланоидинов, частичная коагуляция белка и др.

3.2.3 Фильтрация

Затем масса перемещается в фильтр-чан, где на перфорированном дне осаждается зерновой слой, а жидкость становится прозрачной и поступает в сусловарочный котел. Сладкая янтарная жидкость, получаемая в результате фильтрации, называется суслом. Остающееся после фильтрации зерно - дробина - используется на корм скоту.

Превращения при фильтровании затора.

Фильтрование первого сусла представляет собой в основном физический процесс. При выщелачивании дробины водой протекает конвективная диффузия, а также различные химические процессы, главным образом обменные реакции. С понижением концентрации сусла его рН возрастает от 5,7 до 6,2, что приводит к увеличению растворения кремниевой кислоты, полифенольных, дубильных, горьких и других веществ оболочки зернопродуктов. Это повышает цветность пива, что может служить причиной ухудшения его вкуса.

3.2.4 Кипячение

Сусло передается из фильтр-чана в сусловарочный котел и доводится до кипения. При кипении добавляется хмель, который придает суслу горечь и аромат. Как правило, хмель, который был добавлен на раннем этапе кипячения, придает пиву остроту и легкую горечь. Добавление хмеля в конце процесса кипячения придает аромат и смягчает горечь. Хмель также является природным консервантом, повышающим стойкость пива.

Превращения при кипячении сусла с хмелем.

Дробленые зернопродукты всегда содержат некоторое количество микроорганизмов. При кислой реакции среды сусла стерилизация достигается уже через 15 мин кипячения.

При кипячении хмеля в сусло переходит значительная часть его углеводов, белковых, горьких, дубильных, ароматических и минеральных веществ. Ароматизация сусла происходит в результате растворения в нем специфических составных частей хмеля и продуктов реакции меланоидинообразования.

С повышением температуры сусла происходит денатурация белков, которая внешне характеризуется появлением мути. Кипячение сусла с хмелем сопровождается снижением его вязкости и повышением цветности в результате реакции меланоидинообразования, карамелизации сахаров, окисления полифенольных веществ и растворения красящих веществ хмеля.

3.2.5 Отделение сусла от хмелевой дробины

Сразу после кипячения сусло освобождают от хмеля в хмелеотборном аппарате, который устанавливают под сусловарочным аппаратом. В хмелевой дробине остается 6—7 дм3 сусла на 1 кг хмеля, поэтому с промывают горячей водой для дополнительного выщелачивания экстрактивных веществ хмеля, и промывную воду присоединяют к суслу. Затем аппарат заполняют водой, смешивают с хмелевой дробиной и смесь удаляют насосом 15 в отходы. Вместе с хмелевой дробиной удаляется значительная часть скоагулировавших белков.

Хмелевую дробину промывают горячей водой, которую присоединяют к суслу. Воды следует использовать столько, на сколько объем сусла уменьшился за счет испарения во время перекачнвания и охлаждения. Последнюю промывную воду можно использовать на затирание.

3.2.6 Осветление и охлаждение

После кипячения сусло перекачивается в турбулентный чан (гидроциклон) - цилиндрический сосуд, в котором сусло закручивается, и хлопья белка собираются в центре. После отделения белка таким образом прозрачное сусло передается на охлаждение и аэрацию. Сусло охлаждается с температуры около 100° С, до 15 °С за несколько секунд. Затем в сусло впрыскивается кислород, необходимый для питания дрожжей при брожении.

Превращения при охлаждении и осветлении сусла.

В охлаждаемом сусле остаются скоагулированные белки, которые находятся в состоянии тонких взвесей (суспензий). При понижении температуры они осаждаются.

В течение всего процесса охлаждения сусло поглощает кислород воздуха, который при температуре выше 40 °С расходуется на окисление органических веществ сусла, что приводит к потемнению сусла, снижению хмелевого аромата и хмелевой горечи.

Страницы: 1, 2