ВВЕДЕНИЕ
На сегодняшний день в Россиискладывается ситуация, при которой основную долю рынка пива занимаютпроизводители-гиганты. В то же время в стране сложился благополучный климат дляразвития малого бизнеса. Все больше и больше людей хотят организовать своенебольшое пивоваренное предприятие.
Однако заводы малой мощности неспособны на равных конкурировать с крупными производителями. Поэтому небольшиезаводы специализируются в основном на выпуске «живого» пива, и в этомнаправлении заводы большой мощности не составляют им конкуренции.
Пиво по способу обработкиподразделяют на фильтрованное и нефильтрованное, фильтрованное пиво – на пастеризованноеи непастеризованное, нефильтрованное – на осветленное и неосветленное.
«Живое» пиво становится всё болеепопулярным в нашей стране. Как ясно из названия, в таком пиве содержатся живыеклетки пивных дрожжей, что обусловливает как вкусовые качества, так ифункциональные свойства напитка. Конечно, по-настоящему «живое» пиво в процессепроизводства не подвергается ни фильтрации, ни пастеризации, ни химическойобработке.
Рынок пива России представлен обширнымассортиментом, основную часть которого составляют пять основных марок: светлое,темное, красное, белое и крепкое. Около 90% отечественного пивного рынказанимают светлые сорта, на которые приходится основной объем продаж, аостальные 10% разделяют между собой другие сорта, преимущественно темные.
Совокупный пивной рынок в последниегоды показывает устойчивый рост. За 2004 год объём потребления увеличился на12% и составил 830 млн. дал. Россияне всё больше отдают предпочтение пенномунапитку, выпивая в год порядка 51 л на душу населения. Этот показатель вырос с1995 года более чем в три раза, и достиг к 2010 году 80 л. Не вызывает сомнениято, что с насыщением рынка традиционным европейским пивом потребителипереключат свое внимание на уникальные, «штучные» сорта. Заметим также, что, порезультатам опросов, покупатели всегда считают местное, производимое у них пивосамым лучшим.
Так как количество мини-пивоваренувеличивается с каждым годом, то соответственно возрастает и конкуренция междуними. Чтобы оставаться на рынке необходимо снижать издержки производства, атакже привлекать потребителей новыми уникальными сортами пива.
На данный момент оборудование,установленное на ООО «Старая телега», позволяет варить пиво только настойнымспособом. Из-за чего ассортимент производимого пива ограничен. Между тем набазе этого предприятия, без значительных капиталовложений, можно внедритьотварочную технологию производства пива. Благодаря этой технологии расширитсяассортимент выпускаемого пива и снизится его себестоимость.
В солоде нормального качестваферментов обычно содержится больше, чем надо для того, чтобы полностьюрасщепить нерастворимые компоненты, в нем содержащиеся. С помощью этого избыткаферментов можно дополнительно переработать крахмал несоложеного сырья, повысивсодержание сахаров в сусле.
Основной причиной использованиянесоложеных материалов остается стремление увеличить выход экстракта при той жезасыпки дорогостоящего солода, а также желание придать определенным сортам пиваоригинальный вкус.
При затирании несоложеное зерновоесырьё применяется в тех случаях, когда это предусмотрено по рецептуре, для приданияопределенным сортам пива характерного вкуса или для экономии дорогостоящего,дефицитного ячменного солода и снижения себестоимости пива.
Например, рисовую муку или сечкуиспользуют при затирании в количестве от 10% до 20% к массе зернового сырья;ячменную муку – от 15% до 30%.
В качестве заменителей солода используютячмень, рис, кукурузную крупу, кукурузный крахмал, глюкозный и ячменный сиропы,крахмальную патоку, тростниковый сахар-сырец. В отечественном пивоваренииосновным несоложеным зерновым сырьем является ячмень, так как по своему составуон близок к ячменному светлому солоду, содержит β-амилазу и протеазу. Призамене части солода ячменем экономится зерно в натуре, так как при солодоращениипотери сухих веществ в сплаве, на дыхание, образование ростков довольнозначительные (10-11% к массе зерна). Поэтому использование несоложеного зернавместо солода – это решение одной из задач по созданию малозатратнойтехнологии. Требования к качеству несоложеного ячменя значительно ниже, чем кячменю для солодоращения, разрешается использовать низкосортный ячмень, в томчисле и кормовой. При использовании солода удовлетворительного качества можнодо 15% его заменить несоложеным ячменем без ухудшения вкуса пива, а для солодахорошего растворения – до 30%.
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Пивоваренное сырье
1.1.1 Солод
Солод является типичным сырьем дляпроизводства пива. Еще 2000 лет до н. э. его использовали в виде проращенногоячменя в Месопотамии и Египте для производства охмеляющих напитков. Донастоящего времени основным сырьем для производства солода является ячмень. Егохорошая всхожесть, легкая обрабатываемость, подходящие вкусовые качества сталипричиной того, что солодоращение не распространилось широко на другие зерновыекультуры. В настоящее время для изготовления пивоваренного солода кроме ячменяиспользуют только пшеницу в небольших количествах. Влияние солода на качествопива общеизвестно. Некоторые показатели солода, такие, как цвет, вкус и запах,являются решающими в определении типа пива, а количество экстрактивных веществи степень расщепления белков существенно влияют на его качество. Солодприобретает свои характерные свойства при солодоращении, однако некоторые изних зависят от свойств использованного ячменя. Поэтому издавна большое вниманиеуделяли качеству ячменя, поскольку многие сорта его из-за высокого содержаниябелков, стекловидности или слишком толстой оболочки не пригодны длясолодоращения. По всему миру широко культивируется пивоваренный ячмень, дляпосева используют только сорта ячменя с определенными, точно установленнымисвойствами, контролируемые при солодоращении и пивоварении. В Европе используютисключительно так называемые двухрядные яровые ячмени, крупнозернистые с тонкойоболочкой и низким содержанием белков. Эти ячмени лучше всего подходят дляпроизводства светлого солода и при выработке имеют определенные преимущества.Они экстрактивные, не вызывают трудностей при переработке и фильтрации, а пиво,получаемое из них, более стойко к помутнению в холодном виде, что особенноважно при постоянно возрастающем производстве пива в бутылках. Ячмень,предназначенный для солодоращения, должен быть здоровым, хранившимся в течениеопределенного времени, т.е. отлежавшимся, чтобы его свойства выровнялись. Присоложении он должен быть хорошо проращен и высушен. Любой недостаток сырья илисолодильного процесса отрицательно сказывается на качестве солода.
Исследованию качества солодауделяется большое внимание, с одной стороны, для того, чтобы проверитьправильность проведенного процесса солодоращения, а с другой — чтобы установитькачественные признаки солода перед обработкой и определить пригодность его длявыработки пива требуемого типа. Применяемые первоначально только органолептическаяоценка солода и определение плотности и хрупкости зерна были постепеннодополнены более совершенными испытаниями. Еще в 1854 г. профессор Пражскогополитехнического института Баллинг предлагает простое испытание для определенияпригодности солода на затирание, при котором кроме экстрактивности солодаопределяли также изменение солода во время затирания, скорость осаждения пивнойдробины и осветление сусла. Исследования были продолжены, и вскоре былразработан целый ряд процессов для механического и химического определенияотдельных качественных признаков солода. В 1914 г. в Бонне было подписаноосновное соглашение по этим проблемам между европейскиминаучно-исследовательскими пивоваренными институтами. В 1928 г. в Зальцбурге былподписан единый документ для анализов солода, согласно так называемомуконвенционному методу, которым с учетом нескольких дополнений пользуются до сихпор для анализа торгового солода.
Солод светлый
Для производства пива преимущественноиспользуется светлый солод. Светлый солод пильзенского типа — это солодхолодного режима солодоращения с умеренным растворением и коротким развитиемзародышевого листка. Нормальные величины, для этого солода, особенно в развитиизародышевого листка, содержании мальтозы, числе Кольбаха и Гартонгаприближаются скорее к низким величинам. Светлый солод сушится обычно 2x12 ч. Наверхней решетке сушилки зеленый солод относительно быстро освобождается отвлаги, а умеренное растворение вместе с низкой степенью осахаривания допускаеттемпературы отсушки вплоть до 85 °С, пока цвет солода не превысит допустимогопредела. Для пива в бутылках, особенно пастеризованного, от которого требуетсяболее высокая коллоидная стойкость, используется светлый солод, лучшерастворенный, с подходящим отношением сахаров к несахарам и с низкимсодержанием растворимого азота. При переработке крахмалистых заменителей должентакже выбираться светлый солод, хорошо растворенный, с высокой, амилолитическойактивностью. Поэтому для светлого солода не определяются точные стандартные величины,и всегда выбирается солод с определенными свойствами, подходящими дляизготавливаемого типа пива. Слишком светлый цвет (от 0,12 до 0,15 мл 0,1 н.раствора йода) имеют солода, отсушенные при низких температурах, часто за счеткачества ячменя. Светлый солод должен быть хорошо отсушен (не менее 3 ч при 80 °С),чтобы сохранить хорошие свойства при хранении и дальнейшей переработке.Известно, что солод, хорошо отсушенный, часто дает и при более интенсивномцвете охмеленного сусла более светлое пиво, чем солод неотсушенный.
Венский солод является промежуточныммежду светлым и темным солодом, и раньше он широко использовался на австрийскихпивоваренных заводах, а также на пивоваренных заводах ЧССР для производствапива более насыщенного цвета. В связи с интересом к пиву светлого или оченьсветлого цвета потребность в этом солоде пропала и он употребляется только дляспециальных целей. Венский солод получали из зеленого солода нормальногоращения и сушили обычно 2X24ч. Цвет его колебался от 0,30 до 0,40 мл 0,1 н.раствора йода. Солод дортмундского типа, предназначенный для производствасветлого пива из жесткой дортмундской воды, — это светлый солод, особеннодлительного ращения и высушиваемый 2X24ч при температуре не выше 75°С. Онпригоден для пива, хорошо сброженного, высокой концентрации. Темный солодмюнхенского типа отличается от светлых солодов цветом, характерным запахом(ароматом), а также вкусовыми качествами. Для производства его можноиспользовать ячмень с более высоким содержанием белков. Солод должен бытьдолгого ращения, хорошо растворенный, чтобы уже в зеленом солоде былодостаточно сахаров и произошло необходимое расщепление белков. Характерный вкуси запах темные солода приобретают в результате образования меланоидинов. Этивещества образуются при высоких температурах в результате реакции сахаров саминокислотами и способствуют интенсивности окраски. Амилолитические ипротеолитические изменения, происходящие в начале высушивания, сами по себе немогут обеспечить образование достаточного количества сахаров и аминокислот, ипоэтому солода короткого ращения для производства темного солода не пригодны.Чтобы они приобрели темный цвет, их следует отсушивать при высокихтемпературах. Однако вкус и запах сусла, полученного из таких солодов, болеерезкие, а амилолитическая активность солода очень низкая. Развитие зародышевоголистка у хороших темных солодов достигает от 3/4 до 1/1 длины зерна; количествопереросших зерен не должно превышать 10%. Пережженных зерен не должно быть.Цвет темного солода мюнхенского типа колеблется в широком диапазоне от 0,60 до1,20 мл 0,1 н. раствора йода.
Карамельный солод
Он изготовляется из зеленого, хорошорастворенного солода в скоростных обжарочных аппаратах, которые даютвозможность поддерживать необходимую температуру и отводить пары и остаткисолодовых ростков. Их можно, также получать из сухих солодов, опрыскиваемых донеобходимой влажности. Эндосперм влажного зерна при температуре 60-80°Сосахаривается и в зависимости от типа солода обжаривается при температурах от 120до 180 °С. При этом эндосперм становится стекловидным и прозрачным. Зернамучнистые в разрезе свидетельствуют о недостаточной карамелизации. Прикарамелизации сахаров, прежде всего мальтозы, происходят изменения, которыеопределяют вкус, запах и цвет сусла. По Люерсу, повышенное содержание коллоидовв карамельных солодах способствует увеличению пеностойкости и более полномувкусу готового пива.
Карамельные солода могут быть оточень светлых до темных. При высоких температурах обжарки снижается ферментативнаяспособность, и поэтому темные сорта сами не осахариваются.
Карамельный солод абсолютно светлый(karapils). Он имеет цвет от 0,30 до 0,40 мл 0,1 н. раствора йода и добавляетсяособенно за границей для повышения пенистости и вкуса светлого пива. Обжариваетсятакой солод осторожно при низких температурах или высушивается на солодосушилкеи поэтому обладает еще определенной ферментативной активностью. Цвет оболочкиостается светлым и эндосперм тоже имеет более светлую окраску. Вкус сусласладковатый, полный, запах карамели нечеткий. Содержание воды в светломкарамельном солоде не должно превышать 8%, осахаренного зерна должно быть неменее 90%. Содержание экстракта в пересчете на сухое вещество должно быть неменее 70%.
Обычный карамельный солод. По Линтнеруэтот солод должен иметь цвет от 15 до 20 ед., оболочку дымчатую, почтикоричневую, на кончиках более темную. Цвет эндосперма темно-желтый, побуревший,вкус карамельный, запах выраженный ароматный. Пережженные зерна не должнывстречаться, поскольку имеют горьковатый привкус. Содержание воды у этогосолода колеблется около 6%, доля осахаренных зерен около 95%, экстракта в сухомвеществе – не менее 75%.
Портерный карамельный солод. Он имеетцвет по Линтнеру 35-40 ед. Вкус сусла сильно выраженный карамельный, почтигорьковатый, запах очень ароматный.
Карамельные солода должныизготавливаться из соложеного ячменя. Доля остатков солодовых ростков не должнапревышать 2%, так как они очень гигроскопичны.
Меланоидиновый солод
Меланоидиновый солод (мелансолод). Вотличие от карамельных солодов у этого солода характерный вкус и запах, а такжеболее насыщенный цвет появляются только при меланоидиновой реакции. Солод вконечной стадии прорастания оставляют в грядке для томления. При температуреоколо 50°С (у некоторых видов ячменя при более высокой) происходит глубокийамилолиз и протеолиз и тем самым создаются предпосылки для образованиямеланоидинов в процессе последующей сушки при температуре около 100 °С. Хорошиймелансолод имеет специфический солодовый запах и слегка сладковатый вкус безкислого или горьковатого привкуса. Содержание воды в нем колеблется от 5 до 6%,цвет от 10,0 до 16,0 мл 0,1 н. раствора йода. Содержание экстракта в пересчетена сухое вещество у хороших солодов не менее 74%, доля мучнистых зерен не менее90%, пережженных зерен не выше 5%.
Красящий солод
Красящий солод (жженка). Онполучается из сильно увлажненного обычного сухого солода в обжарочномустройстве при температуре до 240 °С. Его основное свойство — красящаяспособность, которая колеблется от 140 до 160 ед. по Линтнеру и не должна бытьниже 120 ед. Другим важным показателем является вкус экстракта: он должен бытьчистым, кофейным, а не резким и вяжущим. Зерна солода должны бытьтемно-коричневые, равномерно окрашенные. Эндосперм так же должен быть в разрезетемно-коричневый. Черные пережженные зерна снижают красящую способность иухудшают вкус. Жженый солод очень гигроскопичен. Содержание воды в нем должнобыть не выше 6%, пережжённых зерен не выше 7%, а содержание экстракта впересчете на сухое вещество 60 — 70%.
1.1.2 Несоложеное сырье
Несоложеное сырье – этокрахмалосодержащие или сахаросодержащие материалы, которые практически не имеютферментативной активности. К такому виду сырья относятся зерновые культуры,такие как ячмень, рис, кукуруза, пшеница, сорго, овес, рожь, тритикале, просо,и не зерновые материалы твердой (сахар-песок, крахмал) и жидкой (сахарныесиропы, глюкозо-мальтозные сиропы, сиропы из зерновых культур, экстрактысолода) консистенции. В зависимости от состава это сырье может использоватьсялибо на этапе затирания зерно продуктов, либо непосредственно вноситься всусловарочный котел.
Применение несоложеного сырья впивоварении способствует:
снижению себестоимости (прииспользовании зернового сырья);
увеличению экстрактивности сусла (прииспользовании риса, кукурузы, пшеницы, сиропов и крахмала);
увеличению производительностиварочного цеха (при использовании сиропов и крахмала);
созданию новых сортов пива;
повышению коллоидной и вкусовойстойкости пива.
При оценке пригодности зерновогоматериала в качестве несоложеного сырья следует проводить сравнительный анализкультур по содержанию в них крахмала, некрахмалистых полисахаридов, белка и егофракций, некоторых аминокислот (пролина, метионина, цистеина), полифенолов,витаминов (В1, В3, В7, Е) и минеральных компонентов (К, Р, Mg, Zn, Fe, Са, Si).
Ячмень
Ячмень хорошо раздробленный и раньшедобавляли в количестве 6-10% к засыпи, чтобы улучшить пенистость и повыситьполноту вкуса пива. Положительное воздействие обусловлено было содержаниемболее высокой доли гуммиобразных веществ в сыром ячмене. Добавка раздробленногоячменя имеет значение при переработке перерастворенных солодов. Однако надоиметь в виду, что из оболочек ячменя в сусло переходят вещества, которые при замачиваниии соложении ячменя частично устраняются. Это загрязнения, прилипшие кповерхности зерна, дубильные и горькие вещества из оболочек, которые попадают всусло и придают в дальнейшем пиву резкий привкус. Раздробленный ячмень нельзядолго хранить, так как он имеет более высокую влажность и быстро загнивает.Экстракт из ячменя более дешевый, чем солодовый экстракт, поскольку нетнеобходимости в расходах, связанных с соложением и потерями при нем. Однаковыход экстракта ячменя ниже, ячменная крупа и остатки эндосперма в шелухе струдом разжижаются и разница в выходе экстракта, полученного в лаборатории(74-79% в пересчете на сухое вещество) и в варочном отделении, больше, чем усолода.
Ячмень содержит меньше крахмала, чемрис и кукуруза, а также продукты их переработки (рисовая и кукурузная крупа),но при этом температура клейстеризации ячменного крахмала находится на болеенизком уровне (61-65 °С) по сравнению с этими культурами (70-80 °С). Врезультате при небольшом расходе ячменя и использовании солода высокогокачества можно проводить затирание без отварок с добавлением цитолитическихферментов.
Ячмень содержит почти в 2 раза большенекрахмалистых полисахаридов, чем рис и кукуруза, поэтому при использованииэтого злака происходит увеличение количества глюкозанов и пентозанов в сусле,которые не сбраживаются дрожжами. Их присутствие в пиве отрицательносказывается на его коллоидной стойкости. Так, в холодной мути пива, наряду сбелками и танинами, обнаружены моно- и олигосахариды, в том числе ксилоза, арабиноза,а также продукты гидролиза β-глюкана. Присутствие в сусле некрахмалистыхполисахаридов или продуктов их неполного гидролиза β-глюканов игуммивеществ) отрицательно сказывается на скорости его фильтрования.
Для более полного гидролизанекрахмалистых полисахаридов используют ферментные препараты с гемицеллюлазнойактивностью. Однако при чрезмерном гидролизе этих полисахаридов изменяетсясоотношение между сбраживаемыми сахарами в сусле в сторону увеличения глюкозы,что изменяет ход брожения и влияет на органолептические свойства пива.
Применение ячменя приводит к снижениюпродуктов гидролиза белка и, в частности, аминокислот. Для повышения содержанияα-аминного азота в сусле используют протеолитические ферменты, которыетакже способствуют увеличению выхода экстракта (на 2-7%). Вместе с темобразующиеся при затирании полипептиды и пептиды изменяют величину соотношениямежду фракциями А: В: С по Лундингу. Поэтому при использовании ячменя необходимосочетать применение ферментных препаратов с изменением режимов затираниязернопродуктов.
Следует обратить внимание и на то,что ячмень содержит в 2-3 раза больше глобулинов по сравнению с кукурузой ирисом (табл. 1.1).
Таблица 1.1 — Соотношение междуфракциями белка (по Лундину) в сусле при использовании обезжиренных инеобезжиренных зернопродуктов кукурузыНазвание фракций Зернопродукты Ячмень Кукуруза Рис Альбумины 2,8 Следы 5,8 Глобулины 18,1 5-6 9,2 Проламины 37,2 50-55 14,0 Глютелины 41,9 30-45 70,0
Глобулиновая фракция белков ячменяхарактеризуется высоким содержанием β-глобулина, который способствуетобразованию комплексов белок-белок, что отрицательно отражается на коллоиднойстабильности пива. Снижению стойкости пива также способствует высокоесодержание пролина в ячмене (табл. 1.2).
Таблица 1.2 — Содержание аминокислотв зерновых культурах (мг/100 г продукта, содержащего 86% СВ)Зерновая культура Аминокислота Пролин Метионин Цистин Ячмень 1180 180 215 Рис 360 150 140 Кукуруза 1091 120 170
Из всех несоложеных культур толькоячмень содержит антоцианогены (АЦГ) – полифенолы, которые при нагревании ссоляной кислотой переходят в антоцианидины. АЦГ находятся главным образом валейроновом слое. Предполагается, что их носителем является гордеиновая фракцияячменных белков, следовательно, чем больше гордеинов в ячмене, тем большесодержится в нем АЦГ.
Рис
Рис принадлежит к наиболееполноценному крахмалистому сырью. Очищенный рис – это чистый эндосперм рисовогозерна, который при очистке и шлифовке освободился от оболочек и частично отбелков, жиров и других балластных веществ. Состав риса, главным образомсодержание белков и жиров, колеблется в зависимости от сорта и происхожденияриса. Хорошо очищенный и отшлифованный рис содержит обычно 11-12% воды, 7-9%белков, 67-72% крахмала, 0,5-1,0% жира. Выход экстракта в сухом веществедостигает 94%, выход экстракта в варочном отделении колеблется от 80 до 83%.Крахмальное зерно риса — наименьшее из зерновых культур. Солодовые амилазывоздействуют на него очень медленно, и поэтому обработка риса требует определеннойосторожности и времени. При затирании из белков риса в раствор переходит тольконебольшое количество, поэтому рис используется для производства пива, стойкогок холодному и коллоидному помутнению. Добавка риса снижает также цвет сусла,что выгодно при производстве экспортных сортов пива, от которого обычнотребуется особенно светлый цвет. Однако добавка риса несколько снижает полнотувкуса пива; при переработке больших количеств риса дрожжи теряютагглютинационные свойства. Химический состав риса представлен в табл. 1.3.
Таблица 1.3 — Химический состав зернариса в расчете на 100 г продукта, содержащего 86% сухих веществ (По Скурихину,1987)Компоненты Рис Компоненты Рис Зерно Крупа Зерно Крупа Вода, г 14,0 14,0 Mg, мг 116 50 Белки, г 7,5 7,0 P, мг 328 150 Жиры, г 2,6 1,0 Fe, мг 2,1 1,0 Моно- и дисахариды, г 0,9 0,7 Si, мг 1240 100 Крахмал, г 55,2 70,7 Zn, мг 1,8 1,42 Клетчатка, г 9,0 0,4 Mn, мг 3,63 1,25 Гемицеллюлоза, г - - B1, мг 0,34 0,08 Зола, г 3,9 0,7 B3, мг 0,60 0,4 К, мг 314 100 B7, мкг 12,0 3,5 Компоненты Рис Компоненты Рис Компоненты Рис Ca, мг 40 8 Токоферол (Е), мг 1,0 0,45
Рисовая крупа – один из наиболеераспространенных заменителей солода благодаря высокому содержанию крахмала.Крахмальные гранулы риса имеют округлую/составную форму; делятся на большие19-30 мкм) и маленькие (2-8 мкм), причем последние преобладают. Содержаниекрахмала в рисе, освобожденном от мякинных оболочек, достигает 73-78% от СВ, врисовой сечке этот показатель достигает 85-90% от СВ. Содержание амилозы врисовом крахмале составляет около 17%, амилопектина 83%.
Температура клейстеризации рисового крахмалаколеблется от 70 до 85°С в зависимости от сорта. Поэтому α-амилаза солодавоздействует на него очень медленно. В связи с этим при значительной доленесоложеного риса в засыпи уменьшается экстрактивность и увеличиваетсяпродолжительность осахаривания.
В рисе, освобожденном от пленок,содержание клетчатки (целлюлозы) невелико – 0,3-0,4% (в пленках содержится до40,2%). Количество других некрахмалистых полисахаридов также мало. В результатепри использовании риса в качестве несоложеного материала имеет место увеличениестойкости и прозрачности пива благодаря снижению в заторе доли некрахмалистыхполисахаридов и продуктов их гидролиза.
В зависимости от сорта массовая долябелка в зерне риса после удаления мякинной (цветковой) оболочки колеблется от8,8 до 13,6% от СВ. В рисовой сечке уровень белка падает до 5-8% от СВ. Всостав рисового белка входят альбумины, глобулины, проламины и глютелины, которыеу риса называют оризенинами. Распределение белков по фракциям в разных частяхзерна неодинаково: в периферийных частях сосредоточено повышенное количествоглобулинов и альбуминов. В остальной части зерна преобладают главным образоморизенины, которые не влияют на качество готового продукта, так как практическиполностью переходят в дробину и белковый отстой после кипячения сусла с хмелем.Низкое содержание других фракций белка также гарантирует физико-химическуюстабильность пива, но при замене солода большим количеством риса можетнаблюдаться снижение пеностойкости.
Аминокислотный состав зерна рисанеодинаков, что отражает его сортовые особенности и условия выращивания. Втабл. 1.4 приведены сведения о количестве некоторых аминокислот (в белке риса ив целом в продукте), представляющих интерес в пивоварении, из которых видно,что белки риса отличаются высоким содержанием дикарбоновых кислот (глютаминовойи аспарагиновой), несущих отрицательный заряд.
Таблица 1.4 — Аминокислотный составрисаАминокислота Количество, % от содержания в белке Количество, мг/100 г риса с влажностью 14% (в среднем) Аспарагиновая кислота 14,60-15,92 640 Глютаминовая кислота 12,41-26,66 1280 Пролин 2,33-5,25 360 Валин 3,83-6,50 400 Метионин 0,70-2,08 150 Фенилаланин 4,00-7,79 410 Цистин 1,42-2,44 140
Такой же заряд имеют полифенолы(дубильные вещества). Следовательно, белки риса не склонны соединяться сполифенолами и образовывать белково-дубильные комплексы. Кроме того, количествопролина в рисе, роль которого велика в образовании коллоидной мути, почти в трираза меньше, чем в ячмене, кукурузе и пшенице (табл. 1.2). Также в зерне рисасодержится значительно меньше по сравнению с другими культурами метионина ицистина, которые подобно пролину участвуют в образовании белково-дубильныхкомплексов и комплексов белок-белок.
В пивоварении перерабатываетсядешевая рисовая сечка: битое зерно, образовавшееся в процессе обмолота иполировки риса. Не смотря на то, что рисовая сечка является отходом приполировке риса, контролировать ее качество необходимо. Сечка должна иметьчистые блестящие зерна без коричневых пятен, т.е. остатков плодовой и семеннойоболочек. В ней не должно содержаться песка. Кроме того, используют рисовуюкрупку, которую получают путем размалывания риса непосредственно напредприятии.
Преимущества использования риса вкачестве несоложеного сырья состоят:
в высокой экстрактивности до 97% отсухого вещества;
в малом содержании растворимыхбелков, что обеспечивает физико-химическую стабильность пива;
в благоприятном аминокислотномсоставе белка с точки зрения химической стабильности пива;
в невысоком количестве жира, чтоповышает вкусовую стабильность пива;
в отсутствии β-глобулина иантоцианогенов, что положительно отражается на физико-химической и вкусовойстабильности пива.
В результате при использовании риса:
увеличивается выход экстракта вварочном отделении;
изменяется цветность пива и его вкус;
повышается коллоидная стойкость пива.
Рис обычно применяют дляприготовления пива высокого качества, с высокой массовой долей сухих веществ всусле (>13%).
Вместе с тем следует учитывать иотрицательные стороны при замене части солода рисом:
при повышенном содержании риса взаторе дрожжи теряют способность к флокуляции;
добавка риса несколько снижает полнотувкуса конечного продукта;
небольшое количество белка в рисе иего плохое растворение при затирании может привести к снижению содержанияα-аминного азота в сусле, что отразится на интенсивности главногоброжения, поэтому не рекомендуется превышать долю риса в засыпи более 20%.
Кукуруза
Кукуруза — это тоже хорошийзаменитель, который однако не должен применяться в необработанном виде. Онасодержит 4-6% жира, который легко прогоркает и вместе с горькими веществами изоболочек оказывает неблагоприятное влияние на вкус пива. Поэтому кукурузаочищается, освобождается от оболочек и зародышей, содержащих наибольшееколичество жира. На варку кукуруза поступает в виде кукурузной крупки, котораясодержит только 1-2% жира. Состав кукурузной крупки колеблется в зависимости отсорта и происхождения кукурузы. Влажность ее равна 12-14%, содержание белков9-10%, крахмала 60-66%. Экстрактивность кукурузной крупки почти такая же, какэкстрактивность хорошего солода. Утверждают, что добавка кукурузы повышаетполноту вкуса пива. По Люерсу, при затирании в раствор переходит тольконебольшое количество кукурузного белка, а по Виндишу, при варке онкоагулируется. Следовательно, на вкус пива влияют другие компоненты.
Много кукурузы перерабатываетсяпрежде всего в США, используется она и в других странах, где высокий уровень еепроизводства. Мнения относительно пригодности кукурузы в качестве заменителясолода различны. Хранению кукурузной крупки необходимо уделять повышенноевнимание из-за высокой влажности и наличия жира.
Содержание крахмала в кукурузе всреднем составляет 66% от СВ злака. Он распределяется следующим образом: вэндосперме (80-86%), зародыше (9-11%), оболочке (6-9%).
Гранулы крахмала кукурузы имеютокруглую многоугольную форму, размер крахмальных гранул в основном составляет10-15 мкм. Маленький размер гранул определяет сравнительно высокийтемпературный интервал клейстеризации (70-80 °С). Вместе с тем имеются подвидыкукурузы, крахмал которой клейстеризуется при более низких температурах 60-70°С.
Эндосперм кукурузы, в отличие отячменя, состоит из мучнистого и роговидного, различающихся по своим свойствам.В пивоварении, с точки зрения влаготепловой обработки, более предпочтителенмучнистый эндосперм.
Крахмал кукурузы состоит из двухуглеводных фракций: амилозы (21-23%) и амилопектина (78-81%). Таким образом,кукуруза относится к тем зернопродуктам, в которых соотношениеамилоза/амилопектин близко к оптимальному значению 20/80. Необходимо отметить,что содержание амилозы и амилопектина в крахмале кукурузы может изменяться взависимости от сорта злака. Так, в крахмале восковидной кукурузы полностьюотсутствует амилоза, в то же время есть подвиды, в которых содержит до 82%амилозы.
Некрахмалистые полисахариды кукурузыпредставлены целлюлозой (клетчаткой), гемицеллюлозой, пентозанами иβ-глюканами. Содержание клетчатки колеблется от 0,7 до 2,2%, пентозанов –от 4,2 до 6,2%. Водорастворимые β-глюканы содержатся в количестве0.06-1,13% от СВ эндосперма.
Из сравнительного анализа видно, чтосодержание некрахмалистых полисахаридов в кукурузе в целом меньше, чем вячмене. Следовательно, использование кукурузы в технологическом процессезатирания способствует снижению вязкости сусла, уменьшению количестванесбраживаемых сахаров и снижению вероятности возникновения помутнения в пиве,причиной которого является наличие промежуточных продуктов гидролизанекрахмалистых полисахаридов.
Содержание белка в кукурузе взависимости от сорта колеблется в пределах 8-12% от СВ, большая их часть (75%)содержится в эндосперме и зародыше (12%). Очень мало белка в перикарпе(плодовой оболочке).
Белки кукурузы в основном содержатспирто- и щелочерастворимые фракции (табл. 1.1), которые имеют изоэлектрическуюточку при величине рН 5,7 и переходят в нерастворимое состояние при кипячениисусла с хмелем.
Таблица 1.5 — Химический состав зернакукурузы и кукурузной крупы в расчете на 100 г продукта, содержащего 86% сухихвеществ (По Скурихину, 1987)Компоненты Кукуруза Компоненты Кукуруза Зерно Крупа Зерно Крупа Вода, г 14,0 14,0 Mg, мг 104 36 Белки, г 10,3 8,3 P, мг 301 109 Жиры, г 4,85 1,2 Fe, мг 3,71 2,69 Моно- и дисахариды, г 1,73 1,27 Si, мг 60 - Крахмал, г 56,9 70,4 Zn, мг 1,73 0,5 Клетчатка, г 2,1 0,8 Mn, мг 1,09 0,4 Гемицеллюлоза, г 4,2 - B1, мг 0,38 0,13 Зола, г 1,2 0,7 B3, мг 0,60 0,35 К, мг 340 147 B7, мкг 21,0 6,6 Ca, мг 34 20 Токоферол (Е), мг 5,5 2,7
Особенностью белка кукурузы являетсянизкое содержание в нем альбуминов и глобулинов. Так, количество глобулинов вкукурузе почти в три раза ниже, чем в ячмене. Следовательно, пиво, полученное сприменением кукурузы, содержит меньше β-глобулинов, что положительноотражается на его физико-химической стойкости. С другой стороны, глобулиныспособствуют образованию качественной мелкоячеистой пены, поэтому избытоккукурузы в заторе может привести к снижению пеностойкости.
Таким образом, белки кукурузы малорастворимы, большая их часть осаждается при кипячении сусла с хмелем, чтоположительно сказывается на коллоидной стойкости пива. Кроме того, белкикукурузы плохо набухают и не образуют клейковины. Эти особенности белковыхфракций кукурузы делают ее более предпочтительным несоложеным материалом посравнению с ячменем.
Следует отметить, что белковый составсусла зависит от того, используется ли при приготовлении пива обезжиренная илинеобезжиренная крупа. Так, сусло, полученное из необезжиренной кукурузнойкрупы, характеризуется меньшим содержанием белка, чем сусло из обезжиреннойкукурузной муки. Более высокое содержание азотистых веществ во втором случаесвязано с удалением зародыша от эндосперма. В обезжиренном зерне увеличиваетсядоля водо- и солерастворимых белков, которые при водно-тепловой обработкепереходят в растворенное состояние, и при кипячении сусла с хмелей частичнопереходят в брух.
Содержание пролина и других серосодержащихаминокислот в кукурузе не значительно ниже, чем в ячмене (табл. 1.2).Следовательно, с этой точки зрения нет различий в переработке ячменя икукурузы. Содержание фенилаланина и валина во всех злаках примерно одинаково (табл.1.4 и 1.6), поэтому не будет различий в синтезе фенилэтанола и карбонильныхсоединений при сбраживании сусла, полученного с этими несоложеными материалами.
Таблица 1.6 — Содержание аминокислотв зерне кукурузыАминокислота Содержание (мг/100 г продукта, содержащего 86% сухих веществ) Аспарагиновая кислота 580 Глютаминовая кислота 1780 Пролин 1091 Валин 416 Метионин 120 Фенилаланин 460 Цистин 170
В пивоварении кукурузу используютпосле предварительного удаления зародыша в виде кукурузной крупы (табл. 1.5 и1.7) или кукурузных хлопьев. С точки зрения сохранности свойств продуктапредпочтительно применять кукурузную крупку, которая благодаря высокомусодержанию токоферолов может храниться значительно дольше, чем крупы из другихзлаков, например в рисе (табл. 1.3 и 1.5).
Таблица 1.7 — Биохимическаяхарактеристика кукурузной крупы (по Якушевой В.А.)Компоненты зерна Содержание, % от СВ Крахмал 74,3 Экстрактивность 84,4 Сырой протеин (N*6.25) 9,6 Жир 2,9 Пентозаны 6,2 β-глюкан 0,1 Пектиновые вещества 1,4 Клетчатка 0,7 Зола 0,8 Компоненты зерна Содержание, % от СВ Влажность 12,6
Как правило, доля кукурузныхзернопродуктов составляет 25-40% от засыпи, однако в Российских сортах пиватолько 10-20% солода заменяют кукурузой. Установлено, что соотношение ячменногосолода и кукурузных зернопродуктов сказывается на углеводном составе сусла, изменяявеличину отношения глюкоза: мальтоза: мальтотриоза в сторону увеличения долиглюкозы в сусле (табл. 1.8).
Таблица 1.8 — Влияние состава заторана углеводный состав суслаСостав затора (солод/кукуруза) Кукуруза Отношение глюкоза: мальтоза: мальтотриоза 100 - 1: 4,1: 0,9 85/15 Крупа из цельносмолотого зерна 1: 1,4: 0,2 85/15 Кукурузная крупка 1: 3,7: 0,9 70/30 Кукурузная крупка 1: 3,2: 1,8
При разработке технологии затирания скукурузой следует обратить внимание:
1. На более высокую, по сравнению сячменем, температуру набухания и клейстеризации крахмала (более 70°С, обычно80-120°С). Это предполагает предварительное разжижение кукурузного крахмала(одноотварочный способ затирания). Чем медленнее нагревается кукурузный затор,тем легче происходит набухание крахмальных зерен; в результате клейстеризациядостигается при более низкой температуре (70-80°С). Поглощение водыкрахмальными зернами кукурузы в зависимости от температуры составляет:
50° С – не набухает;
60°С – поглощается 300% воды;
70°С – поглощается 1000% воды;
80°С – поглощается 2500% воды.
2. На низкое содержание белка ипереход большей части белков кукурузы в процессе затирания в дробину. В связи сэтим сусло, полученное с применением кукурузы, содержит меньше, чем солодовоесусло, растворимого азота, а следовательно, аминного азота, который необходимдля жизнедеятельности дрожжей в процессе главного брожения пива. Так,использование 30%-ной кукурузной крупки в заторе приводит к снижению количестваα-аминного азота на 30%. Следовательно, при использовании плохорастворенного солода при приготовлении заторов с кукурузой следует применятьпротеолитические ферменты (например, нейтразу или церемикс).
При добавлении кукурузы в засыпьиспользуют следующие способы затирания:
настойный (инфузионный) спредварительной совместной подготовкой несоложеной части (до 30-50% кукурузы и15% солода);
настойный с предварительнойподготовкой несоложеной части с применением термостабильной α-амилазы.
Добавление кукурузы в засыпьположительно сказывается на показателях качества пива:
снижается цветность пива;
повышается коллоидная стойкость пиваввиду снижения содержания в нем полифенолов и β-глобулинов;
смягчается вкус пива.
Хмель
Хмель — второе после солода основноепивоваренное сырье. С точки зрения технологии важнейшей частью хмеля являются:горькие вещества, сосредоточенные преимущественно в лупулине (хмелевой муке),придающие пиву характерный горький вкус и обладающие антисептическимисвойствами; хмелевые дубильные вещества, которые при кипячении сусла с хмелемосаждают белки, и тем самым способствуют образованию бруха; хмелевое эфирноемасло, являющееся главным компонентом аромата хмеля, который характерен дляотдельных видов хмеля и для разных областей его выращивания.
Среди сортов хмеля различаютсярайонные и селекционные сорта. Районные сорта возникли из местных сортов путеммноголетнего отбора в определенной области выращивания. Селекционные сортаполучены путем селекции или скрещивания. У сортов, выведенных селекцией ивегетативным размножением, различаются популяции и клоны. Путем скрещивания илискрещивания и вегетативного размножения получают гибриды, которые являютсяоблагороженными сортами. У культурного хмеля насчитывается около 100 сортов. Впрактике возделывания, как уже было сказано, хмель разделяется по цвету лозы накрасные и зеленые сорта; переходным типом являются полукрасные. Красные сортаимеют лозу, окрашенную антоциановым красителем, от красного до красно — фиолетового цвета. Они растут довольно быстро и поэтому бывают ранние иполуранние. У красных сортов хмеля шишки светло-зеленого цвета, яйцевиднойформы и хорошо закрытые. Они богаты лупулином, имеющим хороший хмелевой аромат.С агротехнической точки зрения красные сорта хмеля имеют недостаток,заключающийся в том, что шишки их быстро перезревают и открываются, врезультате чего при несвоевременной уборке происходят потери лупулина. Зеленыесорта имеют зеленую лозу. Эти сорта растут медленнее и поэтому позднеесозревают. Шишки у них тоже светло-зеленые, но более крупные. Лупулин образуетболее крупные зернышки, имеет красноватый цвет и запах его острее. Посколькукачество такого хмеля хуже по сравнению с красными сортами и неуравновешивается некоторыми его агротехническими преимуществами, то зеленыесорта, как правило, отбраковываются. Полукрасные сорта имеют лозу почтизеленого цвета с красными черенками листьев. Их значение вспомогательное.
Важнейшей составной частью хмеляявляется группа веществ, к которым относятся хмелевые смолы, дубильные веществаи эфирное масло, участвующие в технологическом процессе при производстве пива.Кроме них хмель содержит вещества второстепенного значения, которые участвуют впроцессе в незначительной мере или вообще не участвуют. Как натуральный продуктхмель всегда содержит воду.
Свежесобранный хмель содержит большоеколичество воды (около 75%) и поэтому не может храниться в первоначальном виде.После искусственной сушки при низких температурах до 45 — 50 °С хмель обычносодержит 10 — 14% воды. Допускается при приемке содержание воды не более 16% ссоответствующей скидкой на массу поставляемого хмеля. При содержании воды ниже10% хмелевые шишки легко раскрываются и в результате этого происходят потерилупулина вследствие выпадения его. Хмель с содержанием воды выше 15% непригоден для хранения, он легко подопревает и плесневеет.
Хмелевые смолы являются основной и стехнологической точки зрения наиболее важной составной частью хмеля. Онирастворяются в этиловом эфире, которым выделяются при конвенционном анализехмеля. После выпаривания эфира из остатков при растворении в метанолеполучается фракция, содержащая все хмелевые смолы. Они в свою очередь делятсяна мягкие смолы, растворимые в н-гексане, и твердые смолы, нерастворимые вн-гексане. Горькие вещества, присутствующие в пиве, получаются из исходныххмелевых смол. Частично они образуются в результате прямого окисления хмелевыхсмол в конечной фазе вегетационного периода и, главным образом, при сушке ихранении хмеля; незначительные доли их проходят через весь пивоваренный процессбез изменений и оказываются в готовом пиве. Основные фракции горьких веществобразуются косвенным путем при обработке хмеля в процессе пивоварения,преимущественно при кипячении его; некоторые из образуемых фракций тождественныпродуктам прямого окисления.
α-горькие кислоты (гумулоны).Основной составной частью α-горьких кислот является гумулон. Его формула иформула остальных известных аналогов выводится из общей формулы α-горькихкислот замещением R (радикала) в положении С2 бензольного ядра. Отдельныеаналоги отличаются один от другого структурой, а именно боковой ациловой цепьюпри том атоме углерода, который у гумулона — изовалериановый, у когумулона –изобутириловый и у адгумулона – α-метилмасляный и т.д.
β-Горькие кислоты (лупулоны). Вряду β-горьких кислот у большинства сортов хмеля главной составной частьюявляется лупулон. Аналоги выводятся из общей формулы β-горьких кислотточно так же, как аналоги гумулона, и имеют такие же боковые цепи.
Хмелевые дубильные вещества образуютпо сравнению с солодовыми дубильными веществами более многочисленную группу.Они лучше растворяются в воде, более реакционноспособны и, следовательно, менеестабильны. Вкусовые различия вытекают из разной степени дисперсности. Хмелевыедубильные вещества благодаря более легкой окисляемости и большейвосстановительной способности, а также большей активности в осаждении белковпредохраняют хмелевые смолы, главным образом α-горькие кислоты, отокисления и образования комплексов. Своим дегидратационным воздействием ониспособствуют осаждению в других случаях неосаждаемых белков. В связи с этим онидействуют как стабилизирующий реагент. Значительная часть хмелевых дубильныхвеществ относится к группе флавоноидов. В хмеле, как правило, присутствуютгликозиды.
Типичным представителем этой группыявляется кверцитрин, т.е. рамнозил кверцетина. Далее сюда относятсякемпферитрин, мирицитрин и другие тригликозиды и полигликозиды.
Флавонол (кверцитрин) – это3-гидроксифлавон. В качестве сахарного компонента он содержит рамнозилкверцитрина, изокверцитрин глюкозил и рутин β-L-рамнозидо-6-гликозил.
Хмелевое эфирное масло придает хмелюхарактерный аромат, который переходит в пиво в незначительном количестве.
И хотя хмелевое эфирное масло с этойточки зрения имеет второстепенное технологическое значение, оно играет большуюроль при торговой оценке хмеля.
Это объясняется тем, что тонкийхарактерный аромат хмеля является признаком высокого качества его и вопределенной степени характеризует происхождение хмеля. Новые данныеподтверждают тесную связь между хмелевым эфирным маслом и горькими веществами.
Вода
Вода является в пивовареннойпромышленности очень важным сырьем благодаря своему влиянию на качество пива иширокому использованию ее в пивоваренном производстве. Производственная водаиспользуется в солодовне, в котельной, для охлаждения сусла в холодильниках и вконденсаторах холодильных машин, для мойки и чистки главным образом вбродильном и лагерном отделениях, а также в моечном и разливочном отделениях.Характерно, что для приготовления пива требуется небольшая часть воды поотношению к общему количеству потребляемой воды, которое в 10 раз и болеепревосходит производство пива в год.
Природная вода – это сильноразбавленные растворы солей, иногда и некоторых газов, содержащиесуспендированные неорганические и органические вещества и микроорганизмы.Содержание минеральных веществ в воде качественно зависит от геологическогохарактера местности, который определяет химический состав слоев, через которыевода проходит. От физических свойств этих слоев зависит и эффект естественнойфильтрации воды как с физической точки зрения (суспендированные вещества), таки с биологической (микроорганизмы).
Природная вода обычного составасодержит наряду с ионами H+ и ОН- катионы Ca+, Mg2+, Na+, К+, Fe2+ и Fe3+,Al3+, Mn2+, NH4, анионы: ОН-, HCO3-, SO42-, Сl-, SiO22-, NO3, NO2- и др.
Ионы H+ и ОН- всегда находятся вводе, но сами не влияют на изменение кислотности (рН). Ca+, Mg2+, HCO3- имеютсяво всякой природной воде, причем Ca+ в более высокой концентрации, чем Mg2+. Вразличных концентрациях находятся Na+, Сl- и SO42. К+ очень редко в высокойконцентрации. Соли кремневой кислоты могут быть в двух состояниях — в видеионов и в недиссоциированном состоянии; в последнем случае наличие кремниевойкислоты часто обусловливает помутнение воды. Железо в воде содержится обычно ввиде солей двухвалентного железа (Fe2+) и главным образом в виде кислогоуглекислого железа [Fe(HCO3)2] сопровождаясь иногда небольшими концентрациямисолей алюминия и марганца.
Определяемые количества (не следы)NH4 и NO2-, так же как соли фосфорной кислоты, встречаются в воде в случаесильного бактериального загрязнения. Это является показателем гниенияорганических азотистых веществ; аммиак сначала окисляется в азотистую кислоту(ее соли), а затем в азотную. Наличие солей азотной кислоты при отсутствииазотистой не является показателем бактериального загрязнения.
Из газов в воде находятсяуглекислота, кислород, следы сероводорода (наличие H2S тоже указывает напроцессы разложения органических веществ). Свободная CO2 обладает коррозионнымисвойствами.
Солевой состав воды, изменяякислотность затора и пивного сусла, влияет на биохимические процессыпивоварения и тем самым на качество готового продукта. По этой причине ккачеству воды в пивоварении предъявляются более высокие требования, чем кхорошей питьевой воде. Для улучшения ее технологических качеств припроизводстве светлых сортов пива допускается применение пищевой молочной кислотыи поваренной соли, свободной от вредных примесей гипса.
Все технологические процессыприготовления пива протекают в слабокислой среде, так как в щелочной средесоздаются неблагоприятные условия для протекания ферментативных процессов приосахаривании. По этой причине щелочная вода, содержащая большое количествокарбонатов и бикарбонатов, непригодна для пивоварения. Для этой цели необходимавода с небольшим содержанием сернокислых и хлористых солей. Повышеннаяконцентрация этих солей ухудшает вкус пива; жесткость воды влияет также и наего цвет. Практикой установлено, что там, где для приготовления пиваиспользуется мягкая вода, получается светлое пиво с нежной хмелевой горечью иароматом; применение жесткой воды дает темное пиво с более сильной и грубой хмелевойгоречью. В связи с этим для производства светлых сортов пива употребляют водумягкую или средней жесткости. Жесткая вода может быть пользована для получениясветлых сортов пива только после ее предварительного умягчения или подкислениямолочной кислотой во время затирания.
Для производства темных сортов пиваможет быть использована и жесткая — вода без какой-либо обработки, так кактемный солод имеет большую кислотность и содержит большое количество фосфатов иаминокислот, обладающих хорошим буферным действием и вполне компенсирующихотрицательное действие карбонатов воды.
Для замачивания солодовенного зерна впивоварении наиболее пригодна вода с низким содержанием хлоридов и сульфатов.Хлориды кальция, магния и особенно натрия замедляют процесс прорастания; гипс,вступая в обменную реакцию с дубильными веществами зерна, понижает ихрастворимость. Кроме того, кальциевые соли образуют пленки в оболочке зерна изатрудняют процесс замачивания. Вместе с тем кальциевые соли, особеннокарбонаты, способствуют выщелачиванию горьких веществ и улучшают вкус солода.Содержащиеся в воде соединения железа дают осадки, а с дубильными веществамизерна они образуют малорастворимые соединения бурого цвета.
Дрожжи
Дрожжи являются одноклеточнымимикроорганизмами, которые могут получать свою энергию в присутствии кислорода(аэробно) путем дыхания и в отсутствие кислорода (анаэробно) путем брожения.Сахара сусла при производстве пива сбраживаются дрожжами в спирт. Для этого впивоварении применяют дрожжевые грибы вида Saccharomyces cerevisiae. Выбранныештаммы этих дрожжей систематически разводятся в виде чистой культуры ивыращиваются как пивные дрожжи. Другие штаммы этих дрожжей используются какпекарские, спиртовые или винные. Так как дрожжи не только осуществляют спиртовоеброжение, но своим обменом веществ оказывают и большое влияние на вкус ихарактер пива, то знание компонентов дрожжей, их метаболизма и размноженияимеет большое значение. Различные виды и расы культурных дрожжей имеют рядотличительных признаков.
Дрожжи применяют в пивоварении в видегустой массы, состоящей из миллиардов дрожжевых клеток, существующих независимодруг от друга. Эти клетки имеют форму от овальной до круглой, длину – от 8 до10 мкм и ширину – от 5 до 7 мкм. Дрожжевая клетка состоит примерно на 75% изводы. Сухое вещество имеет состав, изменяющийся в определенных пределах, аименно:
белковые вещества от 40 до 60%;
углеводы жиры (липиды) от 25 до 35%;
минеральные вещества от 4 до 6%.
Минеральные вещества состоят из (на100 г СВ, приблизительно):
2000 мг фосфатов;
2400 мг калия;
200 мг натрия;
20 мг кальция;
2 мг магния;
7 мг цинка и следов железа, марганцаи меди.
Кроме того, дрожжи содержат рядвитаминов, среди которых: тиамин (В1) 8-15 мг на 100 г СВ дрожжей; рибофлавин2-8 мг, никотиновая кислота 30-100 мг, фолиевая кислота 2-10 мг, пантотеноваякислота 2-20 мг, пиридоксин 3-10 мг, биотин 0,1-1 мг.
Каждая дрожжевая клетка состоит изклеточной плазмы (цитоплазма, цитозол), которая окружена клеточной мембраной ив которой находится ряд органелл, обеспечивающих реакции обмена веществ. Приэтом важнейшей органеллой является, естественно, клеточное ядро (нуклеус) –управляющий центр клетки. Оно окружено двойной пористой мембраной ядра,замкнутой, но пористой. Ядро клетки содержит основное вещество (плазму),матрицу ядра и хромосомы. В них каждая клетка хранит свой структурный план,закодированный в форме генов. Гены построены из полимерной молекулы,дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), информационный объем которой составляет109-1010 бит. ДНК управляет всеми процессами обмена веществ, роста и развитияклетки В ядре клетки размещено также ядрышко (nucleolus), состоящее изрибонуклеиновой кислоты.
1.2 Затирание
Затирание – важнейший процесс припроизводстве сусла. При затирании помол и вода перемешиваются (затираются),компоненты солода переходят в раствор и становятся веществами экстракта. Призатирании решающее значение приобретает процесс превращения веществ.
1.2.1 Цель затирания
Большинство компонентов дробленогосолода не растворимы сами по себе, а в пиво могут перейти только растворимыевещества. Поэтому при затирании необходимо перевести нерастворимые веществапомола в растворимые. Все вещества, переходящие в раствор, называютсяэкстрактом. Растворимыми веществами являются, например, сахара, декстрины,минеральные вещества и определенные белки. К нерастворимым веществам относятсякрахмал, целлюлоза, часть высокомолекулярных белков и другие соединения,которые по окончании процесса фильтрования остаются в виде дробины. Поэкономическим соображениям большинство нерастворимых соединений пытаютсяперевести в растворимые, чтобы получить как можно больше экстракта. Этовыражается такими параметрами, как выход варочного цеха и содержание экстрактав дробине. Однако имеет значение не только количественное содержание, но икачество экстракта, так как присутствие определенных соединений (например,дубильных веществ из оболочек) весьма нежелательно, тогда как другие соединения(например, определенные сахара или продукты расщепления белков) совершенно необходимы.
Цель затирания состоит в том, чтобырасщепить крахмал в сахар а и растворимые декстрины без остатка. При этомобразуются и другие экстрактивные вещества. Основное количество экстрактаобразуется при затирании прежде всего благодаря действию ферментов, которыемогут действовать при оптимальных для них температурах
1.2.2 Превращения веществ призатирании
Расщепление крахмала
Важнейшей составной частью пиваявляется спирт, образующийся при брожении из сахаров. Поэтому предварительнонеобходимо расщепить крахмал до мальтозы; наряду с ней всегда образуютсяпромежуточные продукты – несбраживаемые декстрины. Крахмал должен быть безостатка расщеплен до сахаров и декстринов, не окрашиваемых йодом. Полноерасщепление необходимо по экономическим соображениям; кроме того, остаткинерасщепленного крахмала вызывают в пиве клейстерное помутнение. Расщеплениекрахмала осуществляется в три стадии последовательно переходящих одна в другую.Последовательность их неизменна: клейстеризация; разжижение; осахаривание.
Клейстеризация
В теплом водном растворе в молекулахкрахмала в большем количестве накапливается вода. Из-за этого происходитувеличение объема, приводящее к набуханию и последующему разрыву первоначальнотвёрдых зерен крахмала. Образуется вязко-текучий раствор, вязкость которогозависит от объема поглощенной воды и различается для разных видов зерновых.Например, рисовый крахмал набухает значительно сильнее, чем солодовый. Этотпроцесс, при котором расщепления веществ не происходит, называется клейстеризацией.Так как клейстеризованный крахмал не содержит твердых крахмальных зерен, тосодержащиеся в жидкости (т.е. в заторе) ферменты могут на него воздействоватьнепосредственно.
Расщепление же неклейстеризованногокрахмала длится многие сутки. Под клейстеризацией понимают набухание и разрывоболочки зерен крахмала в теплом водном растворе. Освободившиеся молекулыкрахмала в этом вязком растворе лучше подвергаются действию амилаз, чемнеклейстеризованный крахмал. Температуры клейстеризации различны для каждого видазерновых: крахмал солода и ячменя клейстеризуется в присутствии амилаз при60°С, рисовый крахмал – при 80-85°С.
Осахаривание
α-амилаза разрывает цепочкиамилазы и амилопектина главным образом на декстрины с 7-12 глюкознымиостатками. От концевых групп образовавшихся цепочек β-амилаза отщепляетдвойные группы (мальтозу). Этот процесс неизбежно продолжается дольше, чемразделение более длинных цепочек α-амилазой. Из-за разной длины цепочеккроме мальтозы образуются и другие сахара, глюкоза и мальтотриоза. Во всехслучаях расщепление веществ останавливается на 2-3 глюкозных остатках перед1,6-соединениями амилопектина, так как эти 1,6-соединения не могут бытьрасщеплены ни α-, ни β-амилазой. Эти предельные декстрины всегдасодержатся в нормальном сусле. В солоде, правда, содержится фермент (предельнаядекстриназа), который способен растворять кроме 1,4-соединений также и1,6-соединения, но при оптимальной для этого фермента температуре в 50-60°С онедва ли имеет значение для процесса получения осахаренного затора. При 70°Собнаруживается лишь слабая активность предельной декстриназы. При расщеплениикрахмала амилазами солода происходит следующее.
α-амилаза расщепляет длинныецепочки крахмала до более коротких декстринов. Она действует оптимально при72-75°С и быстро разрушается при 80 °С. Оптимальное значение величины рНсоставляет 5,6 – 5,8. β-амилаза отделяет от нередуцированных концовцепочек мальтозу, при этом образуются также глюкоза и мальтотриоза. Онадействует оптимально при 60-65°С и очень чувствительна к более высокимтемпературам; уже при 70 °С она быстро инактивируется. Оптимальное значение рНсоставляет 5,4-5,5. Расщепление крахмала следует контролировать, так какостаток не расщепленного крахмала и более крупные декстрины вызывают в пивеклейстерные помутнения.
Образующиеся при затирании продуктырасщепления крахмала существенно различаются по сбраживаемости пивнымидрожжами. Так, например, декстрины не сбраживаются; мальтотриоза сбраживаетсявсеми сильно сбраживающими штаммами дрожжей, но мапьтотриоза расщепляетсядрожжами лишь тогда, когда сброжена мальтоза, а именно при дображивании (сахардображивания).
Мальтоза и другие дисахаридысбраживаются дрожжами хорошо и быстро (сахар главного брожения).
Глюкоза подвергается действию дрожжейв первую очередь (сахар забраживания).
Расщепление белковых веществ
Все (высокомолекулярные) протеины заисключением небольшого количества выпадают в осадок самое позднее при кипячениисусла. Поэтому в пиво попадают только продукты расщепления, которые, однако,безусловно, необходимы для размножения дрожжей и быстрого сбраживания.
Ферментативное расщепление белковыхвеществ должно рассматриваться дифференцированно, так как: при 45-50°С обольшей степени образуются низкомолекулярные продукты расщепления, особеннопептиды и аминокислоты; и при 60-70 °С в большей степени образуютсявысокомолекулярные продукты расщепления, которые считаются обеспечивающимипеностойкость. Аминокислоты имеют большое значение для питания дрожжей. Дрожжипотребляют как минимум 10-14 мг α-аминного азота на 100 мл сусла. Так какаминокислота пролин как поставщик α-аминокислоты для дрожжей неиспользуется, то в сусле должно содержаться α-аминного азота не менее 20мг/100 мл. Если этого значения не удастся обеспечить, то это приводит: к снижениюскорости размножения дрожжей; к торможению процессов брожения и созревания; ксохранению в пиве нежелательных веществ, придающих ему букет молодого пива.
Из хорошо растворенного солода всегдаполучают сусло, содержащее достаточное количество α-аминокислот. Разумеется,если добавлять несоложенное сырье, сахар или сироп, то это не прибавляет всусло аминокислот, и следует проводить аминокислотную паузу при 45-50 °С.Однако если применять хорошо растворенный солод, то ради образованиянизкомолекулярных продуктов расщепления белков не имеет смысла выдерживатьпаузу при 45-50 °С. Продолжительная пауза при 45-50 °С всегда дает впоследующем плохую пену.
1.2.3 Начало затирания
Под началом затирания понимаютпроцесс, включающий в себя возможно более тщательное перемешивание помола(засыпи) с водой (наливом) при предписанной температуре начала затирания.
Гидромодуль, то есть соотношениезасыпи и главного налива является очень важным фактором, поскольку онопределяет концентрацию первого сусла. Можно считать, что при гидромодуле 1:3.Естественно, затор приготовляют гуще, чем требуемая экстрактивность начальногосусла, а именно с экстрактивностью первого сусла 16-20%, чтобы затем можно былонаправить через дробину количество воды, достаточное для ее выщелачивания иодновременного разбавления сусла до требуемой массовой доли сухих веществ. Темсамым от гидромодуля при затирании зависит состав сусла и тип пива. Длясветлого пива следует выбирать в общем больший гидромодуль, то есть 300-400л/100 кг засыпи.
Тем самым достигают ускоренияферментативных реакций. Для темного пива выбирают более густой гидромодуль, тоесть 300-350 л/100 кг засыпи. Этим достигают того, что ароматические веществасолода могут путем карамелизации образоваться в заторе в увеличенномколичестве. Объем затираемого помола составляет 70-80 л/100 кг засыпи.
1.3 Способы затирания
Процесс затирания состоит в том, чтотемпературу затора поднимают до оптимальных температур для действия тех илииных ферментов, и затем выдерживается пауза. Паузы задаются при следующихоптимальных для ферментов температурах:
45-50°С – белковая пауза и пауза длярасщепления β-глюкана;
62-65°С – мальтозная пауза;
70-75°С – пауза для осахаривания;
78°С – температура окончаниязатирания.
По виду повышения температурыразличают две группы способов затирания:
настойный (инфузионный) способ;
отварочный (декокционный) способ.
При инфузионном способе весь заторпри поддержании пауз последовательно нагревается до температуры окончаниязатирания, причем части затора не кипятятся.
При способе с отварками температураповышается благодаря тому, что часть затора (отварку) отделяют и кипятят. Приобратной перекачке к остальному затору температура всего затора повышается наследующую ступень температурной обработки.
При выборе способа затирания следуетрассмотреть ряд точек зрения на приготовление затора и сусла, которые бы посвоему составу соответствовали желаемому типу пива. Это касается, например,содержания сбраживаемых сахаров, определяющего конечную степень сбраживания,или обеспечения достаточно высокого уровня высокомолекулярных белков длядостижения полноты вкуса и пеностойкости пива. Именно выбранный способзатирания дает хорошую возможность влиять на характер пива.
1.3.1 Настойные способы
Простейшей группой среди способовзатирания являются настойные, так, как при применении этих способов весь заторникогда не разделяется. Нагревание всего затора осуществляют постепенно, свыдерживанием температурных пауз, необходимых для действия ферментов. Длянастойного способа затирания требуется только одна обогреваемая ёмкость. Таккак затор не перекачивается, поглощение воздуха минимально, что являетсяпозитивным фактором, поскольку кислород при затирании ведет к окислениюполифенолов, а с ними – и к размыванию вкуса, более высокой цветности готовогопива. При инфузионном способе большую роль играет эффект перемешивания. Мешалкадолжна иметь возможность приспосабливаться к соответствующей стадии процессазатирания благодаря электродвигателю привода мешалки с переключением полюсов идвумя скоростями или должна иметься возможность для плавного регулирования. Приэтом возрастает значение конструкции лопасти мешалки. Если при выдерживаниипаузы мешалку выключают, то увеличивается время осахаривания и фильтрованиязатора, а выход экстракта ухудшается, так как образуется перепад температур,ухудшающий переход экстрактивных веществ в сусло и затрудняющий работуферментов.
1.3.2 Отварочные способы затирания
Общим для отварочных способовзатирания является то, что часть затора отбирают и кипятят. После обратнойперекачки температура всего затора повышается. По числу этих отварок различаюттрех-, двух- и одноотварочный способы затирания. В последнее время мы имеемдело с общей тенденцией к уменьшению числа отварок.
Отбор и кипячение отварок оказывает следующеевоздействие:
из-за быстрого нагревания белки тойчасти затора, которую кипятят, меньше расщепляются;
повышается степень клейстеризации иразжижения крахмала;
происходит более сильноевыщелачивание веществ, содержащихся в мякинных оболочках;
образуется больше меланоидинов;
усиленно испаряется диметилсульфид;
происходит уменьшение содержанияферментов в объединенном заторе;
несколько увеличивается выходварочного цеха.
В связи с кипячением затора приотварочных способах потребляется больше энергии (в среднем на 20%.), чем прииспользовании настойных способов. Повышенный расход тепловой энергии вотварочных способах связан с большей продолжительностью процесса в целом,испарением воды при кипячении и дополнительным расходом электроэнергии из-заработы насосов при перекачках.
Отварка
Для протекания процессов расщепленияпри затирании особое значение имеет использование определенного вида и числаотварок: если выключить мешалку, то твердая фаза затора, густой затор,осаждается на дне емкости, тогда как жидкая фаза затора, жидкий затор,собирается в ее верхней части. Жидкий затор можно отобрать с помощьюдекантатора поплавкового типа.
Чтобы извлечь еще оставшиесянерасщепленными частицы крахмала, густой затор следует кипятить. Жидкий заторкипятить не следует, так как он насыщен перешедшими в раствор ферментамикачестве отварки используют по возможности наиболее густую часть затора. Приобратной перекачке затора (соединении отварки и основной части затора) длясохранения ферментов в объединенном заторе при постоянном помешиванииперекачивают отварку в основную часть затора, и никогда не поступают наоборот.
Чтобы исключить ненужный вредныйконтакт затора с воздухом, в настоящее время при перекачке не допускаетсяобъединение затора путём подачи отварки сверху; обратную перекачку осуществляютпутём подачи затора по мере возможности снизу.
Объем отварок, отбираемых длякипячения, устанавливается таким образом, чтобы поднять температуруобъединённого затора до желаемой. Этот объём известен из опыта пивоварения исоставляет от 1/3 до 1/4 от общего объёма затора. При изменении способазатирания объём отварок можно рассчитать по приведённой ниже формуле. При этомисходят из того, что температуру отварки после кипячения лучше понизить путёмохлаждения до 90°С.
/> (1.1)
При кипячении все ферментыинактивируются, но для полного расщепления крахмала требуются амилазы, которыеостаются в основной части затора, неподвергавшейся кипячению. Поэтому кипятитьвесь затор не следует. Определенную роль играет продолжительность кипячения,поскольку при её увеличении растворяется больше крахмала. Так как кипячениесвязано с определенным потреблением энергии и высокими затратами, длительностькипячения всегда в необходимой степени ограничивают. По возможности прикипячении затора избегают интенсивного парообразования в целях экономииэнергии. Обычно затор кипятят для производства светлого пива – 10-15 мин, дляпроизводства темного пива – 20-30 мин.
Так как большое число отварок требуетбольше энергии и времени, стремятся обойтись их минимальным числом (1 или 2) итем самым работать быстрее и с наименьшими затратами. Поэтому по числу отварокразличают: одноотварочные способы; двухотварочные способы; трехотварочныеспособы.
1.3.3 Одноотварочные способы
Одноотварочные способы – это впринципе те же настойные способы, в которых повышения температуры – чаще всегодо 65 и 75°С – чаще всего достигают путём отбора, кипячения и обратнойперекачки отварки. Схема такого одноотварочного способа может быть следующей:
Начало затирания при 35°С и медленноенагревание до 50°С (или начало затирания сразу при этой температуре); пауза при50°С и нагрев всего затора до 64°С, последующая более длинная пауза(мальтозообразование). Отделение и кипячение отварки 15-30 мин. Затем следуетсоединение отварки с остатком затора с последующим повышением температуры до75°С и осахариванием. Отварки можно также делать между паузами от 35°С до 50°С илимежду 50°С и 64°С, но следует учитывать, что в этих случаях нерастворимые частиотварки меньше осаждаются и тем самым достигается меньший эффект. Особымвариантом одноотварочных способов является затирание с кипячением всей густойчасти затора: в этом случае затирают при 35°С и отбирают отстоявшуюся частьзатора, около 20%. Всю оставшуюся густую часть затора нагревают до кипения присоблюдении необходимых температурных пауз и кипятят 30-40 мин. Затем оставшуюсячасть затора охлаждают до 65°С, при этом за счёт добавления жидкой части затораобразуется мальтоза, затем затор нагревают до температуры осахаривания и послеосахаривания затор перекачивают в фильтрационный аппарат (рис. 1.1).
/>
Рис. 1.1 — Одноотварочный способ затирания
1.3.4 Двухотварочные способы
Классический двухотварочный способначинается с затирания при 50°С. После общей для всего затора короткойтемпературной паузы отбирается густой затор и после последовательноговыдерживания необходимых коротких температурных пауз он нагревается до кипения,15-20 мин кипятится, и путем его перемешивания температура всего затораповышается до 64 °С и выдерживается пауза для мальтозообразования. Черезкороткое время отбирается второй раз густой затор и нагревается до кипения.Вторая отварка кипятится несколько меньше, чем первая, и с её помощью общийзатор нагревается приблизительно до 75°С и перекачивается в фильтрационныйаппарат. Двухотварочный способ затирания занимает около 3-3,5 часов. Еслирассматривать диаграмму затирания этого способа, то бросается в глаза, чтопреобладает температура 50°С и поэтому происходит очень глубокое расщеплениебелка и β-глюкана. От этого страдает полнота вкуса и пенообразование,получается «пустое» пиво, вкус которого можно исправить только частично,добавляя тёмный солод. Чтобы изменить положение, начало затирания можнопроводить при 50°С и нагревать затор до 62 °С или использовать дополнительныйналив горячей воды, чтобы можно было более точно контролироватьпродолжительность белковой паузы. Другую возможность представляет собой началозатирания при 35°С и отбор первой отварки. Конечно, при этом следует старатьсяконтролировать расщепление белков, что сегодня осуществляют прежде всего путемконтроля содержания свободного аминного азота (FAN).
Особый вид двухотварочного способа –это ускоренный способ затирания с двумя короткими отварками. Температура началазатирания в этом случае – 62°С, продолжительность всего процесса затирания –только 2 часа. Он может проводиться также с использованием только однойотварки. Для применения этого способа требуется очень хорошо и равномернорастворенный солод. Температура начала затирания в 62 °С – выше оптимальныхтемператур для расщепления белков; несмотря на это, при данной температуре всёещё идёт интенсивное расщепление и можно ожидать хорошего пенообразования.Однако расщепление β-глюкана здесь не происходит, и именно поэтому дляданного способа требуется очень хорошо растворенный солод.
1.3.5 Способы затирания с применениемнесоложенного сырья
Известно, что необходимый дляброжения сахар образуется из крахмала солода благодаря работе ферментов.Крахмал, естественно, содержится не только в солоде, но и во всех видахзернопродуктов. Во многих странах эти зернопродукты значительно дешевлесравнительно дорогого солода. Если не чувствовать себя связанным – как вГермании – законом о чистоте пивоварения, для производства сусла можно частичноприменять эти более дешевые зернопродукты, которые в отличие от солода называютнесоложенным сырьем. При затирании ферменты солода должны проводить такжерасщепление и этих материалов. Если применять не больше 15-20 % несоложеныхзернопродуктов, то потенциала ферментов солода хватает и для их расщепления.При большей процентной доле несоложеного сырья для поддержания процессоврасщепления следует добавлять ферментные препараты, так как иначе процессырасщепления неоправданно затянулись бы или даже вообще прекратились.
В качестве несоложеного сырьяприменяют особенно часто рис и кукурузу, а также ячмень, пшеницу и сорго (последнее,прежде всего в африканских странах). Сахар не относится к несоложенымзернопродуктам, но как поставщик экстракта также рассматривается какнесоложеное сырье.
Химические реакции при расщеплениикрахмала во время переработки несоложеного сырья всегда те же, что и прирасщеплении крахмала в солоде, однако зерна крахмала у разных зернопродуктовимеют различные размеры, очень сильно отличаются по их локализации вкрахмальных клетках и окружены разными составными веществами оболочек. Этоприводит к различному поведению зерен крахмала при клейстеризации исоответственно – к применению различных способов затирания в зависимости отвида зернопродуктов. Одновременно растворяются и другие вещества или онирасщепляются ферментами солода, так что состав затора и сусла, а с ними и пиваизменяется. Это влияет на брожение, фильтрование, вкус пива и другие параметры.Так, пиво, изготовленное с рисом, имеет более чистый и сухой вкус, аизготовленное с кукурузой склонно к несколько смягченному вкусу. При добавлениинесоложеного сырья следует учитывать, что в нем белковые вещества еще находятсяв стабильной форме и расщеплены незначительно из-за отсутствияпредшествовавшего затиранию процесса солодоращения. Поэтому заторы снесоложеным сырьем содержат меньше низкомолекулярных продуктов расщеплениябелковых соединений (FAN), чем полностью солодовые заторы. Следует обращатьособое внимание на то, чтобы дрожжи путем более интенсивного расщепления белковполучали бы достаточное количество свободного аминного азота. Несмотря ни начто, пиво с несоложеным сырьем всегда содержит меньше азота и полифенолов (ихтем меньше, чем выше содержание несоложеного сырья). Переработка несоложеногосырья всегда ведет к изменению вкуса пива, и это изменение тем значительнее,чем больше добавка несоложеного сырья. Изменение вкуса, которое не обязательноследует заранее рассматривать как его ухудшение, при применении несоложеногосырья нужно учитывать, особенно если на рынке присутствует конкурент,работающий без использования несоложеного сырья и производящий пиво только изячменного солода.
Затирание с рисом
Из несоложеного зернового сырьянаиболее тяжелым для переработки является рис. Зерна рисового крахмала оченьневелики и твердые. В теплой воде зерна набухают очень медленно. Для ихклейстеризации следует поднимать температуру до 75-80 °С или выше, но при такойтемпературе амилазы быстро погибают, так что при переработке риса нужноиспользовать другие методы. Кроме того, рисовый крахмал очень сильно набухаетпри клейстеризации – значительно больше, чем у других видов зернопродуктов, ипоэтому клейстер легко может пригореть. Если затирать густо, то набухание можетбыть таким сильным, что у мешалки не хватит мощности и если не принять никакихмер, то она остановится. Поэтому чтобы α-амилаза солода смогла разжижитьочень сильно загущенный клейстер, следует искать компромиссное решение,α-амилаза при 80°С инактивируется за короткое время и не способна больше кразжижению. Имеется несколько путей решения проблемы.
Если рисовый затор не слишком густ, тоопасность пригорания не очень большая. Для растворения риса зачастую применяюткотел для разваривания несоложеного сырья. В более старых заторных агрегатах –это герметичный котел, в котором рисовый затор под давлением (при температурахвыше 100 °С) клейстеризуется и оптимально растворяется; в настоящее время заториз несоложеного сырья кипятят обычно без избыточного давления, так какполученное увеличение выхода экстракта едва ли стоит расхода дополнительнойэнергии
Рисовую крупку затирают вместе с 10-20%солодового затора и выдерживают 10-20 мин при 78 °С. При этом почти все рисовыезерна крахмала клейстеризуются, разжижаются и почти не возникает опасности, чтопри последующем кипячении рисовый затор пригорит.
Существуют сорта риса, которыеклейстеризуются лишь при температуре свыше 80°С. Поэтому для полной уверенностиследует нагреть рисовый затор до 85-90°С, клейстеризовать его и затем вновьохладить до 70-75°С, чтобы за короткое время провести осахаривание придобавлении солодового затора. Однако у этого способа имеется недостаток: оченьтрудно хорошо перемешать солодовый затор с очень вязким рисовым затором. Всегдалучше, если есть возможность смешать рисовый затор перед его клейстеризацией счастью солодового затора (минимум 10%)
Еще одна возможность состоит в тем,чтобы рисовый затор с 10-20% солодового затора медленно нагревать дотемпературы свыше 80°С, чтобы клейстеризующийся крахмал разжижать ещеоставшейся активной α-амилазой солода.
Совершенно надежный метод состоит втом, чтобы добавлять товарную термостойкую α-амилазу бактериальногопроисхождения, которая еще сохраняет свою активность при температурах выше 80°С и при этом разжижает вязкий рисовый затор. Если удалось клейстеризовать иразжижить рисовый затор, то можно считать, что преодолен тяжелейший рубеж.
Режим затирания при использованиириса и ячменного солода высокого качества. Рисовый затор. Затирание рисаначинают при температуре 70 °С и выдерживают его в течение 15 мин. Затемтемпературу повышают до 88°С и вновь выдерживают 15 мин, в результате чегопроисходит разжижение крахмала риса (рис. 1.2).
/>
Рис. 1.2 — Режим затирания прииспользовании риса и ячменного солода высокого качества
Параллельно при температуре 37°С начинаютзатирание из расчета 5% от общего расхода солода. Выдерживают паузу в течение15 мин, затем соединяют подработанный рис с солодовым затором, выдерживают притемпературе 75°С в течение 15 мин, после чего температуру увеличивают до 100 °Си кипятят 25 мин.
Затирание основного солодового затораначинают при температуре 50 °С. За это время проходит цитолиз и протеолиз. Приэтой температуре затор выдерживается в течение 55 мин. Затем соединяют рисовуюотварку с основным затором, в результате чего температура повышается до 63 °С,и выдерживают мальтозную паузу в течение 40 мин, после чего температуруподнимают до 72°С. При этой температуре активируется α-амилаза, образуядекстрины, мальтозу, а также небольшое количество мальтотриозы и глюкозы. Паузавыдерживается 20 мин до осахаривания. Затем температура увеличивается до 78°С ивыдерживается 10 мин для лучшего осветления сусла. Далее затор подают нафильтрование.
Режим затирания ячменного солода ириса (при использовании недорастворенного солода и риса с высокой температуройклейстеризации).
Рисовый затор. Затирание начинают притемпературе 70°С (рис. 1.2), выдерживают ее в течение 15 мин, затем повышают до88 °С и выдерживают 15 мин. В этот период происходит разжижение крахмала риса.Параллельно с температуры 37°С начинают затирание 5% солода, паузавыдерживается в течение 15 мин. Затем смешивают рисовый и солодовый заторы итемпературу повышают до 75°С. Пауза выдерживается 15 мин, после чеготемпературу увеличивают до 100 °С и кипятят 30 мин.
Затирание основного солодового затораначинают при температуре 37°С. Эта температурная пауза выдерживается в течение15 мин, затем температура повышается со скоростью 1°С/мин до 50°С,выдерживается 30 мин. Далее соединяют рисовую отварку с основным затором, приэтом температура поднимается до 63°С. Температурная пауза выдерживается 15 мин(рис. 1.3).
/>
Рис. 1.3 — Режим затирания ячменногосолода и риса
Отварка. Часть затора (1/3) отбираюти ведут затирание по следующему режиму: температура 72 °С – 10 мин, температура100 °С – 15 мин. Оставшаяся часть затора выдерживается при температуре 63 °С втечение 55 мин, после чего соединяют отварку с затором и температураподнимается до 72 °С. При этой температуре затор выдерживают 20 мин доосахаривания. Затем температура увеличивается до 78 °С и затор выдерживается 10мин. И начинают фильтрование.
Двухотварочный способ получения суслас заменой 10-20% солода на рис А. Температура клейстеризации рисового крахмаламенее 78°С.
1-я отварка. Рис и солод (10-20%)затирают при гидромодуле 5 (отношение зернопродукты: вода = 1:4) притемпературе 50 °С. При этой температуре выдерживают 10- 15 мин, затемтемпературу повышают до 72-75°С и выдерживают 10 мин. Далее медленно (приблизительно0,5 °С/мин) нагревают до 80 — 85°С, а затем до температуры кипения и кипятят30-40 мин. В момент закипания рисового затора начинают отдельно затирать солодпри температуре 50°С.
Готовый рисовый затор при постоянномперемешивании смешивают с солодовым затором, температура которого составляет50-52 °С. В результате температура повышается до 63°С. После 15-минутноймальтозной паузы проводят вторую отварку.
2-я отварка. Отбирают 1/3 затора икипятят в течение 15 мин, затем соединяют 2-ю отварку с основным затором.Температура повышается до 70-72 °С. При этой температуре объединенный заторвыдерживают до полного осахаривания. Далее затор нагревают до 78 °С ифильтруют.
Б. Температура клейстеризациирисового крахмала выше 80 °С.
1-я отварка. Если температураклейстеризации рисового крахмала выше 80 °С, то зернопродукты затирают пригидромодуле 6. При этом рисовый затор сначала нагревают до 85-90°С. Послевыдержки в течение 20-30 мин (проходит клейстеризация рисового крахмала) заторохлаждают до 70-75 °С и добавляют 20% солодового затора, который предварительнозатирали при 37 °С или 50 °С (в зависимости от качества солода). Вместо солодадля разжижения можно использовать термостабильную α-амилазу. Далее заторвыдерживают в течение 20-30 мин и медленно нагревают до кипения и кипятят 30-40мин.
В момент закипания рисового затораначинают затирать оставшуюся часть солода при 50 °С.
Готовый рисовый затор при постоянномперемешивании смешивают с солодовым затором, температура которого составляет50-52 °С. В результате температура повышается до 63 °С. После 15-минутноймальтозной паузы проводят вторую отварку.
2-я отварка. Отбирают 1/3 затора икипятят в течение 15 мин, затем соединяют вторую отварку с основным затором.Температура повышается до 70-72 °С. При этой температуре объединенный заторвыдерживают до полного осахаривания. Затем нагревают до 78 °С и передают нафильтрование.
B. Рисово-солодовый затор. Началозатирания при 60 °С.
1-я отварка. Рисовую крупуразмалывают и затирают вместе с 5% солодовой части затора при температуре 60-66°С и гидромодуле 6. После выдержки затора в течение 15 мин, температурумедленно (1 °С/мин) повышают до 80 °С. Затор выдерживают при этой температуре втечение 15 мин, затем его нагревают со скоростью 1 °С/мин до температурыкипения и кипятят в течение 15 мин. Для предотвращения пригорания рисовогозатора все операции проходят при постоянно работающей мешалке.
Затем рисовую отварку соединяют сосновным затором, который выдерживали до этого в течение 30 мин при температуре52°С, при этом температура медленно повышается до 62-63°С. Длительностьмальтозной паузы составляет 30 мин.
2-я отварка. Отбирают 1/3 затора икипятят в течение 15 мин, затем соединяют вторую отварку с основным затором.Температура повышается до 70-72°С. При этой температуре объединенный заторвыдерживают до полного осахаривания. Затем нагревают до 78°С и передают нафильтрование.
Затирание с кукурузой
У зерен кукурузы имеются зародыши сочень высоким содержанием жиров (до 5%), которые при подготовке зерна удаляют иизвлекают из них кукурузное масло. Кукуруза поступает на предприятие беззародышей в форме крупки (grits) или хлопьев (flakes). Крупка предлагается втонко размолотом виде; ее обычно подают в развариватель несоложеного сырья сдобавлением солода или без него, растворяют и клейстеризуют. Хлопьярасплющивают в вальцовом станке для приготовления хлопьев; при этом увлажненныезерна проходят через гладкие, охлаждаемые изнутри вальцы, которые расплющиваютзерна в плоские хлопья с усилием 50 т при одинаковой скорости вращения вальцов.В заключение проводят приблизительно при 160 °С клейстеризацию и сушку всушилке с псевдокипящим слоем. Обработанные таким образом хлопья можно подаватьв заторный аппарат без дальнейшей предварительной обработки. Мука можетподаваться в заторный аппарат без предварительной обработки; сироп добавляетсяв сусловарочный котел перед перекачкой готового сусла на участок осветления иохлаждения. Для дальнейших стадий приготовления осахаренных заторов с кукурузойприменяют технологические режимы, используемые для чистого солодового затора,причем, как правило, – двухотварочные способы затирания.
Технология затирания с заменой 15%солода необезжиренной кукурузой
Кукурузную крупку и 10% солода (солодявляется источником α-амилазы) затирают при 72°С в течение 20-30 мин (дляклейстеризации и разжижения). Далее поднимают температуру затора со скоростью1°С/мин до 100°С и кипятят в течение 20 мин. Остальное количество солодазатирают, начиная с 52°С (белковая пауза) в течение 1 часа. По истечении этоговремени соединяют солодовый затор с отваркой, повышая температуру общего заторадо 63°С (мальтозная пауза). Затем повышают температуру до 72°С со скоростью1°С/мин и проводят осахаривание. Далее температуру повышают до 76°С и перекачиваютна фильтрование.
При использовании кукурузных хлопьевстадия клейстеризации крахмала из режима затирания исключается, так кактехнология получения кукурузных хлопьев предполагает клейстеризацию во время ихприготовления.
Затирание с ячменем как несоложенымматериалом
Ячмень без добавления ферментов можнов количестве до 20% перерабатывать с солодом как несоложеное сырье. Существуетдве возможности предварительной обработки ячменя:
в виде ячменного помола, полученногоизмельчением очень твердых ячменных зерен в отдельном вальцовом станке илимолотковой дробилке; при этом крепко соединенные с эндоспермом оболочки такжеизмельчаются, что следует учитывать при фильтровании затора;
в виде ячменных хлопьев изобрушенного или необрушенного ячменя, полученных плющением в специальномплющильном станке; этот метод, однако очень дорог и его использование впивоварении приводит к повышенным затратам.
Предварительно подготовленное такимобразом ячменное сырье можно перерабатывать вместе с солодовым затором. Если срасщеплением крахмала едва ли возникнут большие проблемы, то с расщеплениембелка наверняка будут иметься большие сложности. Самой большой проблемой можетстать β-глюкан, так как он пока что не подвергался расщеплению, и здесьследует ожидать затруднений с фильтрованием. Оправдывают себя такиемероприятия, как выдержка паузы при температурах 45-50 °С, оптимальных дляэндо-β-глюканазы. Ячмень естественно дает меньше экстракта, чем солод.Примерно 125 кг ячменя (или 120 кг обрушенного ячменя) могут заменить 100 кгсолода. Применение ячменя как несоложеного сырья выгодно только в том случае,если цена солода существенно выше и в наличии имеется недорогой ячмень с низкимсодержанием белка. Ячмень как несоложеное сырье, в случае применения его вколичестве более 20%, требует добавления ферментных препаратов.
Одним из основных отличий междусолодом и ячменем является целостность клеточных стенок, которые окружаюткрахмальные гранулы. Следовательно, основная задача при переработке заторов,содержащих ячмень, заключается в эффективном цитолизе. С этой целью используютцитолитические ферменты, а также затирание с одной или двумя отварками.
Известны технологии с предварительнымразвариванием несоложеного материала под давлением. При этом обнаружено, что сувеличением температуры термической обработки несоложеного ячменя от 100 до 143°С наблюдается сравнительно равномерное повышение выхода экстракта: сиспользованием 20% несоложеного ячменя – на 0,7%; 30% — 0,8%; 40% — на 1,1% и50% — на 1,2%. Продемонстрировано, что с увеличением температуры термическойобработки несоложеного ячменя происходит сокращение продолжительностифильтрации затора. При обработке несоложеного сырья при температуре 143°С продолжительностьфильтрации заторов сокращается на 12,5-9,6% в зависимости от доли несоложеногоячменя в заторе по сравнению с обработкой его при температуре 100 °С. Однакопри этом существенно меняется углеводный состав сусла: в нем увеличиваетсясодержание глюкозы (на 22,8-45,1%), в то время как уровень мальтозы возрастаеттолько на 6,0-7,6%.
Установлено также, что термическаяобработка несоложеного ячменя при повышенных температурах способствуетгидролитическому расщеплению высокомолекулярных пентозанов до конечныхпродуктов — ксилозы и арабинозы, причем на долю ксилозы приходится более 70% ихобщего содержания, что также влияет на качественные показатели пива.Положительным фактором при термической обработке является снижение вязкостизаторов и сусла.
При термической обработке происходитизменение азотного состава сусла, возрастает количество растворимого азота взависимости от доли ячменя в заторе от 5,5% до 13,4%. Увеличение растворимогоазота в сусле происходит равномерно за счет всех фракций, однако чем большенесоложеного ячменя в заторе, тем в большей степени возрастает содержаниеобщего растворимого азота, что происходит за счет высокомолекулярных азотистыхвеществ фракции А (по Лундину). Содержание аминного азота в сусле с повышениемтемпературы обработки несоложеного ячменя со 100 до 138°С остается неизменным.При дальнейшем повышении температуры (до 143°С) уровень аминокислот падает, чтосвязано с усилением реакции меланоидинообразования.
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Описание технологии производствапива «Рецептура №1», «Рецептура №2» и «Рецептура №3»
В технологической схеме производства пиваможно выделить несколько этапов (приложение 1):
подготовка воды
дробление зернопродуктов
затирание
фильтрование затора
варка сусла
осветление и охлаждение сусла
брожение
дображивание
2.1.1 Подготовка воды
Для производства используютводопроводную воду. Ее подвергают очистке. Вода из трубопровода проходит черезустановку водоподготовки 1, где последовательно очищается сначала от грубыхмеханических примесей, затем происходит ультрафильтрация, умягчение изавершающая стадия – обеззараживание при помощи УФ-лампы. Далее вода подаетсяна производство.
2.1.2 Дробление зернопродуктов
Для приготовления представленных вданном проекте сортов пива используют солод ячменный светлый, солодкарамельный, кукурузная крупка, рисовая сечка, ячмень. Дробление зернопродуктовпроводят при помощи солододробилки 4. Дробление представляет собой процессизмельчения зернопродуктов (солода и несоложеных материалов). Дробление солода необходимопроводить таким образом, чтобы по возможности сохранить целостность зерновойоболочки, которая будет служить фильтрующим слоем в процессе фильтрованиязатора.
После дробления солода образуетсянесколько фракций: оболочки, крупная крупка, мелкая крупка и мука. Примерныйрекомендуемый состав помола: муки – 20-30%, крупки – 50-60%, шелухи – 20%. Притаком соотношении обеспечиваются нормальный режим затирания и фильтрации сусла.
Кукурузная крупка и рисовая сечкачаще всего поступают на предприятие уже в раздробленном виде. Ячмень дробятвместе с солодом, добавляя его небольшими порциями в общую массу солода.
2.1.3 Затирание по одноотварочномусовместному способу
При этом способе затирания солода инесоложенного сырья, все сырье затирают одновременно при температуре 40 °С взаторном аппарате 3.
Для того чтобы в период развариваниягустой части затора сохранить активность ферментов жидкую часть затора снимаютс помощью декантационного устройства и насосом 8 перекачивают в заторныйаппарат 5. Для расслоения затора перед декантацией жидкой части мешалкувыключают после 20-ти минутной выдержки при температуре 63°С.
Отобранную жидкую часть заторавыдерживают отдельно в заторном аппарате 5 до соединения ее с прокипяченнойгустой частью.
Разваривание густой части затора иклейстеризацию крахмала, оставшихся после отбора жидкой части, осуществляюттолько после окончания действия имеющихся в заторе ферментов.
После разваривания густая частьзатора соединяется с ранее отобранной жидкой частью в заторном аппарате 5 длявоздействия ферментов, сохранившихся в жидкой части затора.
Затирание ведут по следующему режиму:
Таблица 2.1 — Режим затирания поодноотварочному совместному способуНаименование операции Температура, °С Продолжительность, мин. Примечание Выдержка при 40 20 Подогрев до 52 10 Выдержка при 52 30 Подогрев до 63 10 Выдержка при 63 30-40 Откачка жидкой части 10 Подогрев гущи до 70 10 Выдержка при 70 15-20 Подогрев до 100 (быстро) 20-25 Кипячение 30 Наименование операции Температура, °С Продолжительность, мин. Примечание Объединение густой части затора с жидкой 70 10 Выдержка при 70 до 30 Уточняется проверкой на осахаривание в процессе осахаривания Подогрев до 72-73 5 Выдержка при 72-73 до полного осахаривания Подогрев до 76 перекачка затора на фильтрование
2.1.4 Фильтрование затора
В фильтровании затора различают двестадии: отделение первого сусла и вымывание экстрактивных веществ, содержащихсяв дробине (промывание дробины). Сусло и промывная вода должны стекатьмаксимально прозрачными, в противном случае осветление сусла и пива в последующихоперациях значительно затрудняется, а готовое пиво может иметь грубый вкус и несвойственную пиву горечь.
Перед перекачиванием затора вымытыйфильтрационный аппарат 9 с тщательно уложенными фильтрационными ситамиополаскивают горячей водой. Затем закрывают краны фильтрационной батареи ипроверяют плотность закрытия люка для дробины. Для вытеснения воздуха из труббатареи и подситового пространства чана, их заполняют горячей водой снизу так,чтобы вода на 1-1,5 см покрыла сита. При снижении температуры фильтруемогозатора вязкость сусла возрастает, поэтому вода для промывания дробины поступаетиз водонагревателя 2 с температурой 78-80°С.
При непрерывной работе мешалкизаторного чана 5 затор быстро перекачивают насосом 8 в фильтрационный аппарат 9(после освобождения заторного аппарата его промывают от остатков затора,промывную воду также направляют в фильтрационный аппарат). Для предотвращенияпопадания частиц дробины под сита необходимо следить за тем, чтобы струя заторане была направлена непосредственно на сито.
Далее оставляют затор в полном покоена 25-30 мин для расслаивания до осветления слоя сусла над дробиной. Послерасслаивания затора следует освободить подситовое пространство и трубкифильтрационной батареи от попавших туда при перекачке частиц дробины. Для этогопо одному или попарно быстро открывают и закрывают краны фильтрационнойбатареи, чтобы вызвать движение жидкости под ситами. Вытекающее мутное сусловозвращают обратно в чан; это повторяют до тех пор, пока из кранов не потечетпрозрачное сусло.
Обычно процесс фильтрования затораначинают путем открывания кранов через 5-15 мин после начала перекачиваниязатора в фильтрационный аппарат. Следует следить, чтобы возврат мутного сусла вфильтрационный аппарат не нарушал фильтрационного слоя. Для этого струявозвращаемого в чан мутного сусла должна направляться на стенку фильтрчана покасательной.
Вытекающее из кранов в приемникфильтрационной батареи прозрачное сусло направляют в сусловарочный аппарат 10.
При фильтровании первого сусла краныфильтрационной батареи открывать полностью не следует. Степень их открытияустанавливается в зависимости от скорости фильтрования с тем, чтобы под ситамине образовалось вакуума и в слой дробины не втягивались верхние, более легкиеслои, а также, чтобы под сита не мог попасть воздух, так как все это можетзначительно замедлять процесс. При фильтровании затора следует стремиться ктому, чтобы первое сусло было отфильтровано наиболее полно для возможностиснижения концентрации общего сусла при наборе возможно большего количествапромывных вод и снижения потерь экстракта в дробине.
Промывание ведут до массовой долисухих веществ в промывной воде 0,5%. Если в силу каких-либо причин набор суслав сусловарочный аппарат закончен при более высокой массовой доле сухих веществв промывной воде, то промывную воду надо собирать в сборник промывной. Температурупромывной воды в сборнике следует поддерживать не ниже 70 °С.
2.1.5 Кипячение сусла с хмелем
Собранное в сусловарочном аппаратепивное сусло подвергается кипячению с добавлением хмеля. Для охмеления суслаприменяют гранулированный хмель или прессованный хмель в виде хмелевых шишек.
В процессе набора в сусле, стекающемиз фильтрационного аппарата 9 в сусловарочный аппарат 10, (соответственно и впромывной воде) во избежание инфицирования поддерживают температуру на уровне63-75 °С. Выше 75°С температуру поднимать не следует в целях сохранениявозможно дольше части ферментов в активном состоянии.
Начинать кипячение сусла необходимопосле набора всего количества сусла. Сусло должно интенсивно кипеть в течениедвух часов. Рекомендуется процесс кипячения проводить с таким расчетом, чтобыколичество испаряемой воды составило не менее 5-6% в час.
Норму внесения хмеля или продуктовего переработки (гранулированный хмель, экстракты и т.д.) на 1 дал горячегосусла определяют с учетом величины их горечи (содержанием альфа-кислот) иустановленной нормы горьких веществ на 1 дал горячего пивного сусла для данногосорта пива.
Общая продолжительность кипячениясусла с хмелепродуктами должна быть не менее 1,5-2 часов. Конец кипячения суслаопределяется по массовой доле сухих веществ в нем, свертываниюбелково-дубильных веществ в крупные хлопья и прозрачности горячего сусла.Хорошо прокипяченное сусло в стаканчике при просматривании на яркий свет (наэлектролампочку) должно быть прозрачным. В нем должны плавать крупные хлопьясвернувшихся белков, быстрооседающие на дно стаканчика. Отобранную в цилиндрпробу сусла, помешивая, быстро охлаждают до 20 °С, поместив цилиндр в проточнуюводу, затем в цилиндр опускают сахарометр и определяют массовую долю сухихвеществ. Показание сахарометра должно соответствовать требуемой массовой долесухих веществ в начальном сусле изготовляемого сорта пива. Если эта величинаеще не достигнута, то кипячение сусла продолжают до требуемой массовой долисухих веществ.
2.1.6 Осветление сусла вгидроциклонном аппарате
Для осветления сусла используютгидроциклонный аппарат, который обеспечивает быстрое отделение от суслабелково-дубильных веществ и размельченной хмелевой дробины, попадающей вгидроциклонный аппарат при использовании брикетированного, гранулированного илидругого дробленого хмеля.
Сусло подают в гидроциклонный аппарат11 насосом 8 через входной патрубок, в котором установлено сопло. Скоростьсусла на выходе из сопла 15-20 м/сек. Так как струя сусла направленатангенциально, создается вращение сусла внутри аппарата, в результате чеговзвешенные частицы собираются в центре днища, образуя осадочный конус.
В случае, если по каким-либо причинамне была обеспечена требуемая для осаждения взвесей скорость вращения сусла ваппарате, производят повторную рециркуляцию сусла с помощью насоса в течение15-20 мин.
Время заполнения гидроциклонногоаппарата обычно в пределах 15-20 мин.
После осветления (ориентировочночерез 20 мин) сусло перекачивают на охлаждение. Образовавшийся в центреаппарата конусообразный осадок белкового отстоя и хмелевой дробины удаляют изаппарата.
Далее осветленное сусло изгидроциклонного аппарата 11 насосом 8 перекачивают через теплообменник 12, гдесусло охлаждается до начальной температуры брожения 8-10°С, в бродильныйаппарат 13.
2.1.7 Брожение сусла и дображиваниепива
Пивное сусло после теплообменника притемпературе 8-10°С направляют в тщательно вымытый и подготовленный аппаратброжения. Дрожжи вводят в бродильный аппарат из расчета 0,5 — 0,6 л на 10 далсусла. Конкретная величина нормы введения семенных дрожжей устанавливается технологомв зависимости от состава сусла и других условий предприятия с таким расчетом,чтобы было обеспечено быстрое начало брожения сусла.
Брожение ведется по определенномутемпературному графику, намечаемому технологом, при ежедневном контроле.Температурный режим может уточняться в зависимости от интенсивности брожения,снижения видимого экстракта за предыдущие сутки, фактической температуры пива ваппарате. На третьи сутки допускается подъем температуры до максимальной(11-12°С). Максимальную температуру поддерживают в течение 24-36 ч и постепенноохлаждают чан с тем, чтобы к концу брожения температура плавно понизилась до6-7°С.
При сбраживании сусла контролемпроцесса может служить внешний вид сбраживаемого сусла. В этом случае началуброжения соответствует стадия забела, интенсивному брожению – стадия низких ивысоких завитков, а в конце брожения на поверхности пива образуетсятемно-коричневый плотный слой осевшей пены с включением дрожжей, белков иокислившихся хмелевых смол (так называемая «дека»). В этой стадии дрожжиоседают на дно, наступает осветление пива. Для лучшего оседания и осветления пиватемпературу перед перекачкой резко снижают. Освобожденный от пены участок пивавыглядит почти черным, пузырьки двуокиси углерода выделяются редко. Передперекачиванием молодого пива в аппарат дображивания деку снимают. Перекачиваниепроводят насосом 14 в аппарат дображивания 15.
Дображивание пива проводится притемпературе от 0 до +2 °С в закрытых аппаратах без контакта с воздухом, под давлениемдвуокиси углерода 39,2-58,8 кПа. Люк в аппарате герметически закрывают иоставляют открытым только воздушный кран, через который вытесняется пивомвоздух из аппарата.
Аппарат дображивания заполняют пивомснизу при помощи насоса. Подачу пива прекращают после появления пены извоздушного крана.
После начала активного дображивания иполного вытеснения воздуха аппарат шпунтуют. Момент шпунтования определяетсятехнологом. При шпунтовании к танку присоединяют шпунтаппарат, отрегулированныйна давление от 29,4 до 49 кПа. Чем выше температура при дображивании, тем вышедолжно быть шпунтовое давление (при этом давление не должно превышатьразрешенного для данного вида емкости, обычно не выше 58,8 кПа).
Во время дображивания пива должныпостоянно контролироваться температура в помещении цеха дображивания ипериодически следующие показатели:
интенсивность дображивания пива повеличине шпунтового давления;
осветление пива визуально путемвзятия пробы из аппарата дображивания;
органолептические показатели, в томчисле насыщенность пива CO2, путем взятия пробы из танка.
2.2 Расчет заторного аппарата
Заторные аппараты предназначены длясмешивания (затирания) дробленого солода и несоложеных материалов с водой,нагревания, кипячения и осахаривания заторной массы. Смешивание дробленогосолода и несоложеного зернового сырья с водой, нагревание и кипячение заторноймассы проводят в заторном аппарате, который представляет собой цилиндрическийсосуд с двойным сферическим днищем, образующим водяную рубашку, предназначеннуюдля нагревания и кипячения заторной массы. Нагревание воды в водяной рубашкепроисходит с помощью ТЭНов, установленных под сферическим днищем. Заторныйаппарат снабжен вытяжной трубой. Тягу в вытяжной трубе регулируют поворотнойзаслонкой с помощью лебедки. Лопастная мешалка приводится в движение отэлектродвигателя через редуктор. Труба, предназначенная для декантации жидкойчасти затора шарнирно закреплена у основания, а верхний открытый конец ееподдерживается поплавком на небольшой глубине от поверхности жидкости.Освобождается аппарат через трубу, перекрываемую вентилем.
Для направления перекачиваемойзаторной массы в заторный или фильтрационный аппараты предназначенраспределительный кран. Из соседнего аппарата заторную массу возвращают потрубе.
Для уменьшения потерь теплоты боковыестенки заторных аппаратов покрывают изоляционным слоем, поверх которогоукрепляют защитный кожух из тонкой листовой стали.
Объем заторного аппарат можно такжеопределить по массе затираемого солода, принимая, что на 100 кг сухого солодатребуется 0,5-0,7 м3 полного объема заторного аппарата.
Полный объем аппарата (в м3)складывается из объема цилиндрической части и объема сферического днища:
/>, м3 (2.1)
где D – диаметр корпуса аппарата, м;
H – высота цилиндрической части, м;
h – высота выпуклой части наружнойповерхности днища, м;
R – радиус кривизны в вершине днища,м.
Толщину стенки днища (м) рассчитываютпо нормам расчета элементов сосудов на прочность
Эта формула справедлива, есливыдержано условие.
Если на 100 кг одновременноперерабатываемого сырья требуется в среднем 0,6 м3 полного объема аппарата, тона G1=42 кг потребуется
Необходимая производительностьзаторного аппарата
Диаметр корпуса заторного аппарат
Радиус кривизны в вершине днища исходяиз условия, что R=D равен 0,780 м.
Высота аппарата H складывается извысоты цилиндрической обечайки h2 и высоты выпуклой части наружной поверхностиднища h1. H=R=0,780 м.
Высоту выпуклой части наружнойповерхности днища найдем по формуле:
/> (2.2)
/>
Высота цилиндрической обечайки
/> (2.3)
/>
Объем днища заторного аппарата
/>, м3 (2.4)
/>
Объем цилиндрической части заторногоаппарата
/>, м3 (2.5)
/>
Высота цилиндрической обечайки
/>, м (2.6)
/>
Сопоставляем полученную высоту сконструктивным требованием
Н'=0,50∙D, м (2.7)
Н'=0,50·0,7805=0,3902 м.
Так как H отличается от Н', меняемвысоту выпуклой части наружной поверхности днища. Примем h=0,17 м, тогда />=0,0657 м3; />; />
Площадь поверхности жидкости ваппарате
/>, м2 (2.8)
/>
Площадь сечения вытяжной трубырассчитывается
f=0,025∙F, м2 (2.12)
f=0,025·0,4782=0,0119 м2.
Определим диаметр вытяжной трубы
/>, м (2.9)
/>
Коэффициент формы днища заторногоаппарата
/>, (2.10)
где /> – диаметр отверстия для спусказатора.
Примем />= 0,0635 м, тогда
/>
Находим толщину стенки днища поформуле:
/>, (2.11)
где – [σ] – допускаемоенапряжение при сжатии, МПа;
φ – коэффициент прочностисварного шва, φ=1;
С – прибавка к расчётной толщине,С=0,002 м.
Обычно оптимальными для заторныхаппаратов является допускаемое напряжение при сжатии для стенки, изготовленнойиз стали; [σ]=10 МПа, тогда:
/>
Проверяем условие справедливого расчётатолщины стенки днища:
/>;
/>;/>,
значит условие выполняется и расчётможно считать достоверным.
По рассчитанным размерам для массыперерабатываемого солода G=61,2927 кг/ч выбираем стандартный заторный аппаратАЗ-200, производимый ФГУП «Миасский машиностроительный завод»,техническая характеристика которого представлена в табл. 2.2.
Таблица 2.2 — Техническиехарактеристики заторного аппарата АЗ-200№ Наименование Характеристика (численное значение) 1. Вместимость, м3 0,2 2. Габариты, мм Ø=800; Н=750 3. Мощность привода мешалки, кВт 0,5 4. Передаточное отношение редуктора 26 5. Частота вращения мешалки, об/мин 54 6. Мощность электронагревателя, кВт 12
3. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС
3.1 Расчёт основного сырья для пива«Рецептура №1»
Расчет производят на 100 кгзернопродуктов, с последующим пересчетом полученных данных на 1 дал и нагодовой выпуск продукции. В расчете учитывают экстрактивность и влажностьзернопродуктов, производственные потери экстракта.
Таблица 3.1 — Рецептура пива«Рецептура №1»Наименование сырья Доля сырья, % от массы Характеристика сырья Экстрактивность, % на АСВ Влажность, % Солод ячменный светлый 85 78 4,5 Рисовая сечка 5 88 14 Ячменная крупа 10 72 15
Таблица 3.2 — Потери по стадиямпроизводства№ Потери Объем потери 1. При полировке солода, % к массе сырья 0,5 2. Экстракта в солодовой дробине, % к массе зернопродуктов 1,75 3. В хмелевой дробине, шламе при сепарировании, % к объему горячего сусла 5,8 4. В бродильном цехе (от бродильных танков, до танков дображивания), % к объему холодного сусла 2,5 5. В цехе дображивания, % к объему молодого пива 2,3 6. При розливе, % к объему фильтрованного пива 2,5 7. При дроблении ячменя, % 0,5 8. При дроблении риса, % 1
3.1.1 Определение выхода экстракта вварочном цехе из 100 кг зернового сырья
Масса полированного солода Мпс,:
/> (3.1)
где Мс – масса солода, кг;
Пп – потери солода при полировке, % кмассе сырья.
/>.
Масса рисовой сечки после дробленияМрс:
/> (3.2)
где Мр – масса риса, кг;
Пдр – потери рисовой сечки придроблении, % к массе сырья.
/>.
Масса ячменной крупы Мяк:
/> (3.3)
где Мя – масса ячменя, кг;
/> – потери ячменя при дроблении, %к массе сырья.
/>.
Масса сухих веществ солода />:
/> (3.4)
где Wс – влажность солода, %.
/>
Масса сухих веществ рисовой сечки />,:
/> (3.5)
где Wрс – влажность рисовой сечки, %.
/>
Масса сухих веществ ячменной крупы />:
/> (3.6)
где Wяк – влажность ячменной крупы,%.
/>
Масса экстрактивных веществ солода />:
/> (3.7)
где Эс – экстрактивность солода, %.
/>
Масса экстрактивных веществ рисовойсечки />:
/> (3.8)
где Эрс – экстрактивность рисовойсечки, %.
/>
Масса экстрактивных веществ ячменнойкрупы />:
/> (3.9)
где Эяк – экстрактивность ячменнойкрупы, %.
/>
Общая масса сухих веществ />:
/> (3.10)
/>
Общая масса экстрактивных веществ />:
/> (3.11)
/>
Масса сухих веществ оставшихся вдробине Мпэ:
/> (3.12)
где М – общая масса зернопродуктов,кг;
Пэ – потери экстракта в дробине, %.
/>
Количество экстракта в горячем суслена 100 кг зернопродуктов:
/> (3.13)
где mc, mрс, mяк – масса солода,рисовой сечки и ячменной крупы соответственно, массовая доля, %;
Ес, Ерс и Еяк – экстрактивностьсолода, рисовой сечки и ячменной крупы соответственно, %;
k – коэффициент потерь экстрактивныхвеществ в дробине.
/> (3.14)
где П – потери экстракта в дробине, %к массе зернопродуктов, П=1,75.
/>
/>
Масса экстрактивных веществ,оставшихся в дробине:
/> (3.15)
/>
3.1.2 Определение количествапромежуточных продуктов
Горячее сусло
Масса горячего сусла Мгс:
/> (3.16)
где е – массовая доля сухих веществ вначальном сусле, согласно рецептуре равна 11%.
/>
Объем сусла Vс при 20 ºС:
/> (3.15)
где d – относительная плотность суслапри 20 ºС согласно справочным данным равна 1,0496 кг/дм3;
10 – коэффициент перевода из л в дал.
/>
Объем горячего сусла Vгс:
/> (3.16)
где к – коэффициент объемногорасширения при нагревании сусла до 100ºС равен 1,04 согласно справочнымданным.
С учетом этого коэффициента:
/>
3.1.2.2 Холодное сусло
Объем холодного сусла Vхс:
/> (3.17)
где Пох – потери сусла в хмелевойдробине на стадии осветления и охлаждения, %.
/>.
Молодое пиво
Объем холодного пива при сбраживанииVмп:
/> (3.18)
где Пбр – потери при брожении, %.
/>.
Фильтрованное пиво
Объем фильтрованного пива Vфп:
/> (3.19)
где Пдф – потери при дображивании ифильтровании, %.
/>.
Готовое пиво
Объем готового пива Vгот:
/> (3.20)
где Проз – потери при розливесоставляют 2,5 %.
/>.
Общие видимые потери по жидкой фазе
Общие видимые потери по жидкой фазеПвид:
/> (3.21)
/>.
Общие видимые потери />:
/> (3.22)
/>.
3.1.3 Определение расхода хмеля
При расчете расхода хмеля исходят изнорм горьких веществ хмеля на 1 дал горячего сусла, которые для пива данноготипа составляют 1,25-1,30 г/дал.
Расход гранулированного хмеля Н:
/> (3.23)
где Гх – норма горьких веществ хмеля,примем равной 1,25 г/дал горячего сусла;
αх – содержание α-горькихкислот в хмеле, примем равным 5%;
Wх – влажность хмеля, примем равной12%;
Пх – потери горьких веществ хмеля входе технологического процесса, примем равными 11.41%.
/>.
Расход гранулированного хмеля Нгх:
/>, (3.24)
/>.
3.1.4 Определение расхода воды длязатирания зернопродуктов
Для определения расхода воды назатирание должна быть задана концентрация первого сусла в зависимости от сортапива. Расчет количества воды для затирания зернопродуктов производится последующей формуле:
/> (3.25)
где В – количество воды, потребляемоедля затирания 100 кг зернопродуктов, дм3;
Э – экстракт зернопродуктов, % кмассе;
N – потери экстрактивных веществ вдробине, % к массе сырья;
С – концентрация первого сусла, % кмассе;
1,05 – коэффициент, учитывающийиспарение части воды при кипячении отварок.
/>
Таблица 3.3 — Сводная таблицарасчетов солода, воды и хмеля при производстве пива «Рецептура №1»№ Продукты На 100 кг зернового сырья, кг На 1 дал пива, кг 1. Солод ячменный светлый 85 1,407 2. Рисовая сечка 5 0,083 3. Ячменная крупа 10 0,165 4. Хмель 1,612 0,027 5. Вода 525,520 8,700
3.1.5 Определение количества отходов
Зерновая дробина
Количество зерновой дробины Мзд:
/> (3.26)
где Мпэ — количество сухих веществ,оставшихся в дробине, кг;
Wзд – влажность дробины, примемравной 80%.
/>.
Хмелевая дробина
Количество влажной дробины Мвд,образующейся при производстве 1 дал пива:
/> (3.27)
где Вхд – выход безводной хмелевойдробины, при влажности 80% примем равным 3,4%.
/>.
Отстой после дображивания
Установлено, что при выдержке пиваданного типа получается 1,33 дм3 отстоя дрожжей.
Дрожжи избыточные
При брожении сусла получается 0,8 дм3избыточных дрожжей влажностью 88% на 10 дал сбраживаемого сусла.
Количество избыточных дрожжей Мдр на100 кг зернопродуктов:
/> (3.28)
/>
Диоксид углерода
На 1 дал готового пива при главномброжении выделяется 150 г диоксида углерода, который может утилизироваться.
3.1.6 Исправимый брак
Исправимый брак составляет 2%.
В табл. 3.4 приведены данные,полученные при расчете на 100 кг зернового сырья.
Таблица 3.4 — Сводная таблицарасчетов промежуточных продуктов и отходов при производстве пива «Рецептура №1»№ Продукты Единица измерения На 100 кг зернового сырья На 1 дал пива 1. Горячее сусло дал 68,942 1,141 2. Холодное сусло дал 64,944 1,075 3. Молодое пиво дал 63,320 1,048 4. Фильтрованное пиво дал 61,864 1,024 5. Готовое пиво дал 60,317 1,000 6. Диоксид углерода кг - 0,150 7. Хмелевая дробина кг 4,540 0,075 8. Избыточные дрожжи дм3 5,200 0,086 9. Отстой в аппаратах для дображивания дм3 1,330 0,022
3.1.7 Расчет тары и вспомогательныхматериалов
Пиво «Рецептура №1» разливают в кеги.
Количество оборотных алюминиевыхбочек (кеги):
/> (3.29)
zоб – оборачиваемость бочек, 40оборотов в год;
Gоб –годовой выпуск пива в бочках,дал;
Vоб – вместимость оборотной бочки,дал.
/>
Необходимое количество кег с учетом5% износа рассчитывается:
/>
3.2 Расчёт основного сырья для пива«Рецептура №2»
Таблица 3.5 — Рецептура пива«Рецептура №2»Наименование сырья Доля сырья, % от массы Характеристика сырья Экстрактивность, % на АСВ Влажность, % Солод ячменный светлый 80 78 4,5 Солод карамельный 6 75 4 Кукурузная крупа 14 84,4 12,6
Таблица 3.6 — Потери по стадиямпроизводства№ Потери Объем потери 1. При полировке солода, % к массе сырья 0,5 2. Экстракта в солодовой дробине, % к массе зернопродуктов 1,75 3. В хмелевой дробине, шламе при сепарировании, % к объему горячего сусла 5,8 4. В бродильном цехе (от бродильных танков, до танков дображивания), % к объему холодного сусла 2,5 5. В цехе дображивания, % к объему молодого пива 2,3 6. При розливе, % к объему фильтрованного пива 2,5 7. При полировке карамельного солода, % 0,5 8. При дроблении кукурузы, % 1
3.2.1 Определение выхода экстракта вварочном цехе из 100 кг зернового сырья
Масса полированного солода Мпс:
/> (3.30)
где Мс – масса солода, кг;
Пп – потери солода при полировке, % кмассе сырья.
/>.
Масса карамельного солода последробления Мкс:
/> (3.31)
где Мкс – масса карамельного солода,кг;
Пдр – потери карамельного солода придроблении, % к массе сырья.
/>.
Масса кукурузной крупы Мкк:
/> (3.32)
где Мкк – масса кукурузы, кг;
/> – потери при дроблении кукурузы,% к массе сырья.
/>.
Масса сухих веществ солода />:
/> (3.33)
где Wс – влажность солода, %.
/>
Масса сухих веществ карамельногосолода />:
/> (3.34)
где Wкс – влажность карамельногосолода, %.
/>
Масса сухих веществ кукурузной крупы />:
/> (3.35)
где Wкк – влажность кукурузной крупы,%.
/>
Масса экстрактивных веществ солода />:
/> (3.36)
где Эс – экстрактивность солода, %.
/>
Масса экстрактивных веществкарамельного солода />:
/> (3.37)
где Экс – экстрактивностькарамельного солода, %.
/>
Масса экстрактивных веществкукурузной крупы />:
/>, кг (3.38)
где Экк – экстрактивность кукурузнойкрупы, %.
/>
Общая масса сухих веществ />:
/>, кг (3.39)
/>
Общая масса экстрактивных веществ />:
/>, кг (3.40)
/>
Масса сухих веществ оставшихся вдробине Мпэ:
/>, кг (3.41)
где М – общая масса зернопродуктов,кг;
Пэ – потери экстракта в дробине, %.
/>
Количество экстракта в горячем сусле:
/> (3.42)
где mc, mкс, mкк – масса ячменногосолода, карамельного солода и кукурузной крупы соответственно, массовая доля,%;
Ес, Екс и Екк – экстрактивностьячменного солода, карамельного солода и кукурузной крупы крупы соответственно,%;
k – коэффициент потерь экстрактивныхвеществ в дробине:
/> (3.43)
где П – потери экстракта в дробине, %к массе зернопродуктов, П=1,75.
/>
/>
Масса экстрактивных веществ,оставшихся в дробине:
/>, кг (3.44)
/>
3.2.2 Определение количествапромежуточных продуктов
Горячее сусло
Масса горячего сусла Мгс:
/>, кг (3.45)
где е – массовая доля сухих веществ вначальном сусле, согласно рецептуре равна 14%.
/>
Объем сусла Vс при 20 ºС:
/>, дал (3.46)
где d – относительная плотность суслапри 20 ºС согласно справочным данным равна 1,0496 кг/дм3; 10 – коэффициентперевода из л в дал.
/>
Объем горячего сусла Vгс:
/>, (3.47)
где к – коэффициент объемногорасширения при нагревании сусла до 100ºС равен 1,04 согласно справочнымданным.
С учетом этого коэффициента:
/>
3.2.2.2 Холодное сусло
Объем холодного сусла Vхс:
/>, дал (3.48)
где Пох – потери сусла в хмелевойдробине на стадии осветления и охлаждения, %.
/>.
Молодое пиво
Объем холодного пива при сбраживанииVмп:
/>, дал (3.49)
где Пбр – потери при брожении, %.
/>.
Фильтрованное пиво
Объем фильтрованного пива Vфп:
/>, дал (3.50)
где Пдф – потери при дображивании ифильтровании, %.
/>.
Готовое пиво
Объем готового пива Vгот:
/>, дал (3.51)
где Проз – потери при розливесоставляют 2,5 %.
/>.
Общие видимые потери по жидкой фазе
Общие видимые потери по жидкой фазеПвид:
/>, дал (3.52)
/>.
Общие видимые потери />:
/>, % (3.53)
/>.
3.2.3 Определение расхода хмеля
При расчете расхода хмеля исходят изнорм горьких веществ хмеля на 1 дал горячего сусла, которые для пива данноготипа составляют 1,25-1,30 г/дал.
Расход гранулированного хмеля Н:
/>, г/дал (3.54)
где Гх – норма горьких веществ хмеля,примем равной 1,25 г/дал горячего сусла;
αх – содержание α-горькихкислот в хмеле, примем равным 5%;
Wх – влажность хмеля, примем равной12%;
Пх – потери горьких веществ хмеля входе технологического процесса, примем равными 11.41%.
/>.
Расход гранулированного хмеля Нгх:
/>, (3.55)
3.2.4 Определение расхода воды длязатирания зернопродуктов
Для определения расхода воды назатирание должна быть задана концентрация первого сусла в зависимости от сортапива. Расчет количества воды для затирания зернопродуктов производится последующей формуле:
/> (3.56)
где В – количество воды, потребляемоедля затирания 100 кг зернопродуктов, дм3;
Э – экстракт зернопродуктов, % кмассе;
N – потери экстрактивных веществ вдробине, % к массе сырья;
С – концентрация первого сусла, % кмассе;
1,05 – коэффициент, учитывающийиспарение части воды при кипячении отварок.
/>
Таблица 3.7 — Сводная таблицарасчетов солода, воды и хмеля при производстве пива «Рецептура №2»№ Продукты На 100 кг зернового сырья, кг На 1 дал пива, кг 1. Солод ячменный светлый 80 1,6678 2. Карамельный солод 6 0,1251 3. Кукурузная крупа 14 0,2919 4. Хмель 1,2797 0,0267 5. Вода 449,7514 9,38
3.2.5 Определение количества отходов
Зерновая дробина
Количество зерновой дробины Мзд, кг:
/>, кг (3.57)
где Мпэ — количество сухих веществ,оставшихся в дробине, кг;
Wзд – влажность дробины, примемравной 80%.
/>.
Хмелевая дробина
Количество влажной дробины Мвд,образующейся при производстве 1 дал пива:
/>, кг (3.58)
где Вхд – выход безводной хмелевойдробины, при влажности 80% примем равным 3,4%.
/>.
Отстой после дображивания
Установлено, что при выдержке пиваданного типа получается 1,33 дм3 отстоя дрожжей.
Дрожжи избыточные
При брожении сусла получается 0,8 дм3избыточных дрожжей влажностью 88% на 10 дал сбраживаемого сусла.
Количество избыточных дрожжей Мдр на100 кг зернопродуктов:
/> (3.59)
/>.
Диоксид углерода
На 1 дал готового пива при главномброжении выделяется 150 г диоксида углерода, который может утилизироваться.
3.2.6 Исправимый брак
Исправимый брак составляет 2%.
В табл. 3.8 приведены данные,полученные при расчете на 100 кг зернового сырья.
Таблица 3.8 — Сводная таблицарасчетов промежуточных продуктов и отходов при производстве пива «Рецептура №2»№ Продукты Единица измерения На 100 кг зернового сырья На 1 дал пива 1. Горячее сусло дал 54,735 1,141 2. Холодное сусло дал 51,562 1,075 3. Молодое пиво дал 50,273 1,048 4. Фильтрованное пиво дал 49,116 1,024 5. Готовое пиво дал 47,888 1,000 6. Диоксид углерода кг - 0,15 7. Хмелевая дробина кг 4,54 0,095 8. Избыточные дрожжи дм3 0,086 9. Отстой в аппаратах для дображивания дм3 1,33 0,028
3.2.7 Расчет тары и вспомогательныхматериалов
Пиво «Рецептура №2» разливают в кеги.
Количество оборотных алюминиевыхбочек (кеги) вычисляют:
/> (3.60)
zоб – оборачиваемость бочек, 40оборотов в год;
Gоб –годовой выпуск пива в бочках,дал;
Vоб – вместимость оборотной бочки,дал.
/>
Необходимое количество кег с учетом5% износа рассчитывается:
/>
3.3 Расчёт основного сырья для пива«Рецептура №3»
Таблица 3.9 — Рецептура пива«Рецептура №3»Наименование сырья Доля сырья, % от массы Характеристика сырья Экстрактивность, % на АСВ Влажность, % Солод ячменный светлый 85 78 4,5 Рисовая сечка 9 88 14 Кукурузная крупа 6 84,4 12,6
Таблица 3.10 — Потери по стадиямпроизводства№ Потери Объем потери 1. При полировке солода, % к массе сырья 0,5 2. Экстракта в солодовой дробине, % к массе зернопродуктов 1,75 3. В хмелевой дробине, шламе при сепарировании, % к объему горячего сусла 5,8 4. В бродильном цехе (от бродильных танков, до танков дображивания), % к объему холодного сусла 2,5 5. В цехе дображивания, % к объему молодого пива 2,3 6. При розливе, % к объему фильтрованного пива 2,5 7. При дроблении кукурузы, % 1 8. При дроблении риса, % 1
3.3.1 Определение выхода экстракта вварочном цехе из 100 кг зернового сырья
Масса полированного солода Мпс:
/>, кг (3.61)
где Мс – масса солода, кг;
Пп – потери солода при полировке, % кмассе сырья.
/>
Масса рисовой сечки после дробленияМрс:
/>, кг (3.62)
где Мр – масса риса, кг;
Пдр – потери рисовой сечки придроблении, % к массе сырья.
/>.
Масса кукурузной крупы Мкк:
/>, кг (3.63)
где Мкк – масса кукурузы, кг;
/> – потери кукурузы приизготовлении крупы, % к массе сырья.
/>.
Масса сухих веществ солода />:
/>, кг (3.64)
где Wс – влажность солода, %.
/>
Масса сухих веществ рисовой сечки />:
/>, кг (3.65)
где Wрс – влажность рисовой сечки, %.
/>
Масса сухих веществ кукурузной крупы />:
/>, кг (3.66)
где Wкк – влажность кукурузной крупы,%.
/>
Масса экстрактивных веществ солода />:
/>, кг (3.67)
где Эс – экстрактивность солода, %.
/>
Масса экстрактивных веществ рисовойсечки />:
/>, кг (3.68)
где Эрс – экстрактивность рисовойсечки, %.
/>
Масса экстрактивных веществкукурузной крупы />:
/>, кг (3.69)
где Экк – экстрактивность кукурузнойкрупы, %.
/>
Общая масса сухих веществ />:
/>, (3.70)
/>
Общая масса экстрактивных веществ />:
/>, кг (3.71)
/>
Масса сухих веществ оставшихся вдробине Мпэ:
/>, кг (3.72)
где М – общая масса зернопродуктов,кг;
Пэ – потери экстракта в дробине, %.
/>
Масса экстрактивных веществ,оставшихся в дробине:
/>, кг (3.73)
/>
3.3.2 Определение количествапромежуточных продуктов
Горячее сусло
Масса горячего сусла Мгс:
/>, кг (3.74)
где е – массовая доля сухих веществ вначальном сусле, согласно рецептуре равна 11%.
/>
Объем сусла Vс при 20 ºС:
/>, дал (3.75)
где d – относительная плотность суслапри 20 ºС согласно справочным данным равна 1,0496 кг/дм3;
10 – коэффициент перевода из л в дал.
/>
Объем горячего сусла Vгс:
/>, дал (3.76)
где к – коэффициент объемногорасширения при нагревании сусла до 100 ºС равен 1,04 согласно справочнымданным.
С учетом этого коэффициента:
/>
Холодное сусло
Объем холодного сусла Vхс:
/>, дал (3.77)
где Пох – потери сусла в хмелевойдробине на стадии осветления и охлаждения, %.
/>.
Молодое пиво
Объем холодного пива при сбраживанииVмп:
/>, дал (3.78)
где Пбр – потери при брожении, %.
/>.
Фильтрованное пиво
Объем фильтрованного пива Vфп:
/>, дал (3.79)
где Пдф – потери при дображивании ифильтровании, %.
/>.
Готовое пиво
Объем готового пива Vгот:
/>, дал (3.80)
где Проз – потери при розливесоставляют 2,5 %.
/>.
Общие видимые потери по жидкой фазе
Общие видимые потери по жидкой фазеПвид:
/>, дал (3.81)
/>.
Общие видимые потери />:
/>, % (3.82)
/>.
3.3.3 Определение расхода хмеля
При расчете расхода хмеля исходят изнорм горьких веществ хмеля на 1 дал горячего сусла, которые для пива данноготипа составляют 1,25-1,30 г/дал.
Расход гранулированного хмеля Н:
/>, г/дал (3.83)
где Гх – норма горьких веществ хмеля,примем равной 1,25 г/дал горячего сусла;
αх – содержание α-горькихкислот в хмеле, примем равным 5%;
Wх – влажность хмеля, примем равной12%;
Пх – потери горьких веществ хмеля входе технологического процесса, примем равными 11.41%.
/>.
Расход гранулированного хмеля Нгх:
/>, г/100 кг (3.84)
/>.
3.3.4 Определение расхода воды длязатирания зернопродуктов
Для определения расхода воды назатирание должна быть задана концентрация первого сусла в зависимости от сортапива. Расчет количества воды для затирания зернопродуктов производится последующей формуле:
/> (3.85)
где В – количество воды, потребляемоедля затирания 100 кг зернопродуктов, дм3;
Э – экстракт зернопродуктов, % кмассе;
N – потери экстрактивных веществ вдробине, % к массе сырья;
С – концентрация первого сусла, % кмассе;
1,05 – коэффициент, учитывающийиспарение части воды при кипячении отварок.
/>
Таблица 3.11 — Сводная таблицарасчетов солода, воды и хмеля при производстве пива «Рецептура №3»№ Продукты На 100 кг зернового сырья, кг На 1 дал пива, кг 1. Солод ячменный светлый 85 1,508 2. Рисовая сечка 9 0,160 3. Кукурузная крупа 6 0,106 4. Хмель 1,504 0,027 5. Вода 535,076 9,490
3.3.5 Определение количества отходов
Зерновая дробина
Масса зерновой дробины Мзд:
/>, кг (3.86)
где Мпэ — количество сухих веществ,оставшихся в дробине, кг;
Wзд – влажность дробины, примемравной 80%.
/>.
Хмелевая дробина
Масса влажной дробины Мвд,образующейся при производстве 1 дал пива:
/>, кг (3.87)
где Вхд – выход безводной хмелевойдробины, при влажности 80% примем равным 3,4%.
/>.
Отстой после дображивания
Установлено, что при выдержке пиваданного типа получается 1,33 дм3 отстоя дрожжей.
Дрожжи избыточные
При брожении сусла получается 0,8 дм3избыточных дрожжей влажностью 88% на 10 дал сбраживаемого сусла.
Количество избыточных дрожжей Мдр на100 кг зернопродуктов:
/> (3.88)
/>.
Диоксид углерода
На 1 дал готового пива при главномброжении выделяется 150 г диоксида углерода, который может утилизироваться.
3.3.6 Исправимый брак
Исправимый брак составляет 2%.
В табл. 3.12 приведены данные,полученные при расчете на 100 кг зернового сырья.
Таблица 3.12 — Сводная таблицарасчетов промежуточных продуктов и отходов при производстве пива «Рецептура №3»№ Продукты Единица измерения На 100 кг зернового сырья На 1 дал пива 1. Горячее сусло дал 64,320 1,141 2. Холодное сусло дал 60,589 1,075 3. Молодое пиво дал 59,075 1,048 4. Фильтрованное пиво дал 57,716 1,024 5. Готовое пиво дал 56,273 1,000 6. Диоксид углерода кг - 0,150 7. Хмелевая дробина кг 4,540 0,075 8. Избыточные дрожжи дм3 4,850 0,086 9. Отстой в аппаратах для дображивания дм3 1,330 0,024
3.3.7 Расчет тары и вспомогательныхматериалов
Пиво «Рецептура №3» разливают в кеги.
Количество оборотных алюминиевыхбочек (кеги) вычисляют:
/> (3.89)
zоб – оборачиваемость бочек, 40оборотов в год;
Gоб –годовой выпуск пива в бочках,дал;
Vоб – вместимость оборотной бочки,дал.
/>
Необходимое количество кег с учетом5% износа рассчитывается:
/>
4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГОПРОЦЕССА
4.1 Общие сведения о системахуправления в пищевой промышленности
Характерным свойством системуправления, определяющим их как особый класс динамических систем, являетсяиспользование текущей информации об управляемых и управляющих воздействиях приреализации обратных и компенсирующих связей, предназначенных для обеспеченияоптимального качества управления по выбранному критерию. Критериемэффективности пищевых производств принято считать стандартное качествовыпускаемых продуктов питания.
4.1.1 Обоснование применения АСУТП впищевой промышленности
Развитие пищевой промышленностиявляется одной из главных составляющих хозяйственной и производственной программгосударства, существенно влияющих на благосостояние трудящихся, так какпродукция пищевой промышленности характеризуется широким ассортиментом имассовостью спроса. Реализация этих программ требует системного подхода вцеленаправленном изучении различных вопросов метрологии и сертификации, а такжеконтроля и управления технологическими процессами с использованием современныхтехнологий при производстве высококачественных и экологически безопасныхпродуктов питания.
Для пищевой промышленности характернынепрерывные, дискретные или непрерывно-дискретные производства. Системы ихуправления должны обеспечить требуемое протекание различных технологическихпроцессов путем поддержания оптимальных режимов работы технологическогооборудования, гарантирующих выпуск качественных полуфабрикатов или готовойпродукции, что невозможно без использования современных разработок теории ипрактики автоматического управления, анализа технологических процессов,агрегатов и их комплексов как объектов управления, построения математическихмоделей и алгоритмов оптимального управления технологическими процессами,создания систем автоматического и автоматизированного управления сиспользованием вычислительной техники.
Повышение мощности, сложности истоимости технологических комплексов и систем как объектов управления,ужесточение требований к качеству продукции, охране окружающей среды ибезопасности персонала, а также обеспечение длительной работоспособностиоборудования являются экономическими и социальными предпосылками к непрерывномусовершенствованию систем управления.
Благодаря использованиювычислительной техники, обеспечивающей возможность формирования, хранения иобработки больших массивов информации, созданы условия, позволяющие освободитьчеловека от выполнения однообразных интеллектуальных функций, связанных сполучением и обработкой информации, а также принятием решений по управлениюпроизводством.
Использование программно-управляемогокомплекса упрощает адаптацию к изменяющимся условиям производства и делаетреальным эволюционное совершенствование управления технологическими процессамив основном за счет изменения программного обеспечения.
4.1.2 Основные понятия и определениятеории автоматического управления
Развитие систем управлениятехнологическими процессами пищевых производств проходит ряд качественныхступеней, связанных с применением соответствующих автоматических средств,которые обеспечивают полное или частичное освобождение обслуживающего персоналаот выполнения функций контроля и управления.
На ранней стадии развитияавтоматические средства обеспечивали формирование различных местных локальныхсистем автоматизации: автоматического контроля и сигнализации; автоматическогорегулирования; автоматического пуска и остановки оборудования; автоматическойзащиты.
В локальных системах автоматизациидля крупных аппаратов, технологических агрегатов и линий создаются местныепункты контроля и управления, значительно улучшающие условия работыобслуживающего персонала.
Для управления сложными,территориально распределенными технологическими процессами применяютсовременные технические средства — микропроцессорную технику и современныеэкономико-математические методы, обеспечивающие автоматический сбор и обработкуинформации, необходимой для осуществления управления.
Наука об общих принципах и методахпостроения автоматически действующих устройств и систем называется автоматикой.Автоматика – это совокупность механизмов и устройств, действующихавтоматически. Как известно, эффективность систем контроля и управления зависитот рационального выбора функций и типа технических средств. Функции системконтроля и управления подразделяют по назначению на основные и вспомогательные,а по содержанию – на информационные, вычислительные и управляющие.
К основным функциям относят те, чтообеспечивают достижение целей функционирования ОУ и/или обмен информацией сосмежными автоматическими системами контроля (АСК) и системами автоматическогоуправления (САУ).
К вспомогательным функциям относятфункции, направленные на достижение необходимой точности, надежности и другихпоказателей качества функционирования средств контроля и управления.
Информационные функции – этосовокупность операций и процедур, которые обеспечивают получение, обработку ипредставление информации о состоянии ОУ или систем контроля и управленияоперативному персоналу или в смежные системы.
Управляющие функции – этосовокупность операций и процедур, которые обеспечивают выработку и реализациюуправляющих воздействий на ОУ или САУ.
Состав основных функций системы управленияопределяется целями ее функционирования.
К основным информационным функциямотносят: измерение и контроль технологических параметров; подготовку и передачуинформации в смежные системы контроля и управления; вычислениетехнико-экономических показателей и показателей качества продукции и т.п.
Состав вспомогательных функцийопределяется обеспечением работоспособности систем контроля и управления.
Работоспособным называют состояние,при котором значения всех параметров, характеризующих способность системывыполнять свои функции, соответствуют требованиям нормативно-техническойдокументации.
Эффективность работы ОУ значительнозависит от материальных и людских ресурсов, необходимых для обеспеченияподдержания ОУ и систем контроля и управления в работоспособном состоянии втечение всего срока эксплуатации.
Состояние объекта (системы), прикотором значение хотя бы одного параметра не соответствует указаннымтребованиям, является неработоспособным.
Событие, заключающееся в нарушенииработоспособности объекта, называют отказом.
Функции системы, управляющейработоспособностью автоматизированного ОУ, следующие: техническоедиагностирование; реконфигурация (изменение) структуры объекта; аварийнаязащита; управление резервами; техническое обслуживание и ремонт.
Техническое диагностирование являетсяинформационной функцией и включает контроль, поиск и оценку глубины изменениятехнического состояния ОУ.
Реконфигурация структуры системы(объекта) предусматривает сохранение наименьшей скорости снижения ее работоспособности.Эта функция осуществляется путем поиска вариантов допустимой структуры,изменения связей и режимов функционирования элементов системы, использованиеавтоматической защиты, предупреждающей об аварийном состоянии ОУ.
Функция управления резервамиобеспечивает ввод дополнительных (резервных) элементов, направленных насохранение работоспособности объекта и контроль достигнутых результатов. Взависимости от вида резерва различают функциональное, техническое иалгоритмическое резервирование.
Проведение работ по обслуживанию иремонту объекта определяется выбранной стратегией, под которой следует пониматьназначение времени, объема и метода проведения указанных работ. Техническоеобслуживание и ремонт производятся с учетом информации о выполнении функцийуправления резервами.
Автоматизация пищевых производствбазируется на развитии систем двух видов. Первый – местные (локальные) системыавтоматизации аппаратов, агрегатов, установок, механизмов, линий, реализующихдля части технологического процесса функции автоматического контроля исигнализации, автоматического регулирования, автоматического пуска и остановкитехнологического оборудования, автоматической защиты.
Автоматический контроль исигнализация предназначены для выполнения непрерывного измерения, записипараметров, характеризующих состояние и работу технологического оборудования, атакже для формирования предупредительных сигналов при отклонении этих величинот допустимых пределов.
Автоматическое регулированиеподдерживает постоянство или закономерное изменение регулируемых величин,обеспечивающих безопасность, надежность и эффективность эксплуатациитехнологического оборудования.
Автоматический пуск и остановкаобеспечивают запуск в действие технологического оборудования по сигналу из пунктауправления, но при наличии определенной совокупности внешних условий. При этомсоблюдаются последовательность операций и координация их между собой.
Автоматическая защита предохраняетдействующее оборудование от аварий. Она выводит из действия все технологическоеоборудование или его часть, которой непосредственно грозит авария из-занеисправности автоматизированного оборудования, порчи регуляторов илинеправильных действий обслуживающего персонала. К автоматической защитеотносятся также устройства блокировки, допускающие выполнение операции повключению в действие или по отключению элементов оборудования только в заданнойпоследовательности.
В зависимости от степени участияоператора в процессе управления различают следующие режимы:
автоматического управления –автоматический режим, при котором управление происходит без участия оператора,но по его заданию и при его контроле;
полуавтоматического управления –полуавтоматический режим (автоматизированный режим), при котором реализацияосновных командных операций по управлению возлагается на оператора;
ручного управления – ручной режим,при котором все операции по управлению осуществляются оператором.
Автоматическое, автоматизированное иручное управление обеспечивают заданный порядок и последовательность пуска,работы и остановки механизмов и устройств, участвующих в процессе, путемвведения соответствующих блокировок.
В зависимости от места расположениякомандной аппаратуры управление в автоматизированном и ручном режимах можетбыть местным (аппаратура управления устанавливается непосредственно уоборудования) либо дистанционным. Местное управление необходимо для вводасистемы в автоматический режим для проведения проверочных, наладочных иремонтных работ. При этом блокировка и сигнализация, необходимые для защитыоборудования, должны действовать в местном режиме.
Системы автоматического контроля исигнализации осуществляют измерение физических величин, т.е. выполняют операциюизмерения и устанавливают соответствие между результатом измерения и заданнымзначением этой величины, а также информируют оперативный персонал о состояниипараметров технологического процесса (технологическая сигнализация) и состоянииоборудования (производственная сигнализация).
По назначению сигнализацияподразделяется на рабочую, предупреждающую и аварийную. Выбор вида сигнализациизависит от конкретных условий и характера процесса.
4.1.3 Информация. Виды информации
В общем случае информация – это потокзнаков и символов, это сообщение, знания о каком-либо событии, о чьей-либодеятельности и т.п. На основе информации осуществляется функционирование любойуправляющей системы (людей, машин, животных).
Информация – это сведения обокружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком илиспециализированным устройством, например компьютером, для обеспеченияцеленаправленной деятельности.
Информация возникает в процессепроизводства и управления. Она присуща лишь организованным системам, способнымвоспринимать информацию и изменяться под влиянием внешних и внутреннихвоздействий.
В управлении информация играетглавную роль, развиваясь и видоизменяясь под воздействием экономическихфакторов, научно-технического прогресса, внешней среды, потребностейпроизводства, организации процесса управления.
Поток информации – это совокупностьданных, являющаяся частью какой-либо информации, рассматриваемая в процессе еедвижения в пространстве и времени в одном направлении' при условии, что у этихданных есть общий источник и общий приемник. Например, в производстве совокупностьвсех сведений, передаваемых из объекта управления (технологический процесс) –источник, а система управления – адресат.
Внутри предприятия (объединения),между его подразделениями циркулирует огромное количество информации о запасахсырья, наличии мощностей (оборудования) и рабочей силы, номенклатуревыпускаемой продукции и т.п.
Информация по своей физическойприроде может быть числовой, текстовой, графической, звуковой, видео- и др. Онатакже может быть постоянной (неменяющейся), переменной, случайной,вероятностной. Наибольший интерес для нас представляет переменная информация,так как она позволяет выявлять причинно-следственные связи в процессах иявлениях.
Классификация (систематизация)информации, циркулирующей в любом технологическом объекте, необходима дляорганизации единой системы ее хранения, накопления, отображения и управления.
Всю сформированную информацию можноразделить на входную, выходную и промежуточную.
Входная информация представляет собойсовокупность исходных данных, необходимых для решения задач управления. К нимотносятся все первичные (оприорные) данные, нормативно-справочная информация, атакже промежуточные данные, полученные в результате решения других задач.
К выходной информации относитсяинформация, получаемая как результат решения задач управления, предназначеннаядля непосредственного использования в формировании управляющего воздействия.
Промежуточная информация содержитрезультаты решения промежуточных задач (например, результаты состоянияполуфабрикатов), используемые в качестве исходных данных при решении задачуправления.
По способу обработки данныхинформация подразделяется на текстовую, алфавитную, цифровую,алфавитно-цифровую и графическую. Большое значение при машинной обработкеинформации имеет ее разделение по стабильности на переменную и постоянную.
Переменная информация отображаетколичественные и качественные характеристики производственных процессов исобытий. Переменная информация для каждого фиксируемого технологическогопроцесса может изменяться как по значениям параметров данных, так и по ихколичественной величине. Переменная информация, как правило, участвует в одномцикле обработки сырья, в связи с чем ее иногда называют разовой.
Постоянная информация остаетсянеизменной в течение длительного периода времени и многократно используется воперациях.
В условиях функционирования системуправления постоянная информация должна быть записана на машинном носителе. Этопозволит создавать постоянно действующие массивы (банк) данных, участвующие врешении многих задач управления.
Из всей совокупности информации,используемой при автоматизированной обработке данных, особенно выделяютсянормативно-справочные данные (например, пищевая и энергетическая ценность сырьяи продукта), которые в течение длительного времени остаются постоянными имногократно используются при решении различных задач управления.
4.2 Описание системы управлениятехнологическим процессом в производстве пива
При проектировании наряду с подборомоборудования решаются вопросы автоматического контроля и регулированияотдельных операций, создания автоматизированных производственных линий,дистанционного управления технологическим процессом; предусматриваютсятехнические средства связи; автоматическая звуковая и световая сигнализация,диспетчерская телефонная связь и т.д.
Выбору средств автоматизациипредшествует анализ технологического процесса с установлением егоспециализации, непрерывности, устойчивости, допустимых колебаний регулируемыхпараметров, времени переходного процесса. При этом подбираются оптимальныережимы переходных процессов, позволяющие применить системы автоматическогорегулирования.
К мероприятиям по разработке новыхпрогрессивных технологических процессов относится и автоматизация, на ее основепроектируется высокопроизводительное технологическое оборудование,осуществляющее рабочие и вспомогательные процессы без непосредственного участиячеловека.
Производство пива связано спериодическими и непрерывными процессами. Наличие периодических процессовограничивает производительность оборудования, затрудняет их управление.Разработка и внедрение непрерывных процессов производства является актуальнойзадачей.
Одним из основных решений вобеспечении указанных условий является включение в процесс производства пиваавтоматической системы управления и контроля технологического процесса (АСУТП),что позволяет с оптимальной производительностью, высокой точностью истабильностью соблюдать технологию приготовления пива на всех этапах, начиная сприёмки солода и заканчивая отпуском готовой продукции на линии розлива, а также вести учет расхода солода, дрожжей и других расходных материалов.
На пивоваренных предприятияхприменяется автоматизация регулирования по следующим параметрам: температура,уровень, количество и плотность жидких продуктов. Для автоматизации контроля ирегулирования варки, варочные агрегаты оснащаются пультами управления, накоторых сосредоточен комплекс приборов.
Наряду с исполнительными механизмамипредусмотрена проверочная блокировочная система.
При использовании бродильныхаппаратов и аппаратов для дображивания, устанавливаемые в охлаждаемыхпомещениях, автоматизации подлежат следующие технологические операции:регулирование и контроль температуры в помещении, в котором установленыаппараты брожения и дображивания. В помещении где размещаются аппараты главногоброжения, оптимальные условия технологического процесса обеспечиваетхолодильная машина CAE 4450\SHS-18; в помещении для аппаратов дображивания –холодильная машина CAJ 9480\SHS-18.
В заторно-варочном отделениипивоваренного завода производится пивное сусло, а в бродильном – спиртовоеброжение сахаров сусла и превращение его в пиво. Процесс производства пивногосусла состоит из следующих основных операций: смешивание солода с водой, нагревмассы до 50-52°С и выдержка 30 мин (белковая пауза), нагрев массы до 60-62°С ивыдержка 20 мин (мальтозная пауза), нагрев до 70-72°С и выдержка 30 мин(осахаривание), нагрев массы до 76 °С и выдержка 10 мин, разделение на твердуюи жидкую фракции (фильтрация), кипячение жидкой фракции с хмелем (охмеление),осаждение взвешенных частиц. Отстоявшееся охмеленное сусло охлаждают вохладителе охмеленного сусла до температуры 12°С и перекачивают насосом ваппарат брожения.
Система автоматизации позволяетавтоматически контролировать и программно регулировать температуру массы взаторных, варочных котлах и вспомогательных емкостях. Процесс тепловойобработки массы паром состоит из ряда последовательных операций типа «Подъемтемпературы до заданного значения», «Выдержка времени при фиксировании значениятемпературы» и др. В табл. 4.1 представлена спецификация основного оборудованиядля производства пива.
Таблица 4.1 — Спецификация основногооборудования для производства пиваПоз. Параметры среды, измеряемые параметры Наименование и техническая характеристика Марка Количество Примечание 1 2 3 4 5 6
1.1
1.2
1.3 Температура в аппарате, tmax=105 °C Преобразователь сопротивления медный, диапазон измеряемых температур от -50 °С до +200 °С ТСМ-50М «Овен» 3 На щите 2.1 Сусло, вода, моющее средство Насос центробежный для различных сред, диапазон рабочих температур от -50 °С до +250 °С П8-ОНЦ 6,3\20 1 На щите 3.1 Вода Водонагреватель, диапазон рабочих температур от -10 °С до +110 °С Ariston 1 По месту 4.1 Пиво, вода моющее средство Насос поверхностный для различных сред, диапазон рабочих температур от -10 °С до +50 °С МХНМ-203Е 1 По месту 5.1 Охлаждение отделения брожения Холодильная машина, 0,7 кВт, 220 В, 50 Гц CAE 4450\SHS-18 1 На щите 6.1 Охлаждение отделения дображивания Холодильная машина, 1 кВт, 220 В, 50 Гц CAJ 9480\SHS-18 1 На щите
В приложении 4 представленатехнологическая схема автоматизации мини пивоваренного завода, котораяобеспечивает поэтапный контроль за ходом процесса с обязательным соблюдениемпродолжительности выдержек при заданной температуре, исключает возможностьподогрева в период выдержки и в интервале между отварками, слежение затемпературой во время брожения.
Холодная вода из установкиводоподготовки 1 подается в водонагреватель 2, где подогревается до необходимойтемпературы. Из водонагревателя 2 горячая вода подается в заторный аппарат 3.Сюда же из зернодробилки 4, подается несоложенное сырье и часть солода дляпроведения отварки. Одновременно с этим в другой заторный аппарат 5 подаетсяхолодная вода из системы водоподготовки 1 и солод из зернодробилки 4.
В заторных аппаратах температураконтролируется с помощью датчиков температуры (ТЕ 1.1 и ТЕ 1.2). Диапазонизмеряемых температур от -50°C до +200°C. Термоэлектрические преобразователитемпературы предназначены для измерения температур пищевых продуктов и работаютв комплекте с милливольтметрами и потенциометрами. Основная погрешностьизмерения: не ниже 0,05%. В термометрах сопротивления используется свойствометаллических проводников изменять свое сопротивление в определеннойзависимости от температуры. Зная эту зависимость и измерив при помощикакого-либо прибора величину сопротивления проводника, можно определить еготемпературу. Материалы, которые используются для изготовления чувствительныхэлементов термометров сопротивления, должны обладать, возможно, большим истабильным температурным коэффициентом сопротивления, химической устойчивостьюпри нагревании. Этим требованием удовлетворяет платина и медь, реже никель ижелезо. Термометры сопротивления медные типа ТСМ-50М обладают большойинерционностью, измерение температур в пределах от -50 °С до +200 °С.Управление мешалками в заторных аппаратах 3 и 5 производится кнопкамиуправления, связанными с электродвигателями 6 и 7 соответственно.
После проведения отварки, заторнаямасса из заторного аппарата 3 центробежным насосом 8 (НСА 2.1) подается взаторный аппарат 5, где выдерживаются необходимые паузы. Далее из заторногоаппарата 5 насосом 8 заторная масса перекачивается в фильтрационный аппарат 9.В фильтрационном аппарате затор разделяется на сусло и дробину. Дробинаудаляется, а сусло поступает в сусловарочный аппарат 10.
В сусловарочном аппарате температураконтролируется с помощью датчика температуры (ТЕ 1.3).
Из сусловарочного аппарата 10 насосом8 сусло подается в гидроциклонный аппарат 11 и далее насосом 8 (НСА 2.1) впластинчатый теплообменник 12, где охлаждается до 10 °С. Датчиком температурыявляется стеклянный ртутный термометр, которым периодически измеряюттемпературу сусла на линии выхода из теплообменника. Из теплообменника суслопоступает в аппарат брожения 13 центробежным насосом 8 (НСА 2.1).
Из аппарата брожения 13 молодое пивоперекачивается в аппарат дображивания 15 поверхностным насосом 14 (НСА 4.1).
Разработка полной автоматизациипроцесса на пивоваренном предприятии малой мощности нецелесообразна, посколькубольшинство процессов проще вести при ручном регулировании клапанов и задвижек,включении и выключении температуры и т.д. из-за особенностей ведения процессаприготовления пива на таких предприятиях. К тому же установка полностьюавтоматизированной линии приготовления напитка невыгодна с экономической точкизрения, поскольку это техническое решение неминуемо приведет к удорожаниюготового продукта.
5. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
5.1 Опасные и вредныепроизводственные факторы
Основными опасными и вреднымипроизводственными факторами на мини-пивоваренном предприятии ООО «Стараятелега» являются:
повышенное значение напряжения вэлектрической цепи (технологическое оборудование на предприятии работает нанапряжении 380 В);
повышенная (t=100 °С) или пониженнаятемпература (t=10 °С) поверхностей оборудования (заторные аппараты,сусловарочные аппараты);
повышенная температура (t=30-32 °С)воздуха рабочей зоны (варочное отделение);
повышенное содержание диоксидауглерода (более 20 мг/м3) в бродильном отделении;
повышенный уровень шума и вибрации нарабочем месте;
повышенный уровень пыли (отделениедробления солода).
5.2 Характеристика веществ потоксичности
По степени воздействия вредныевещества в пивоваренной промышленности относятся к следующим классам опасности,представленные в табл. 5.1.
Таблица 5.1 — Определение классаопасности вредных веществНаименование вредных веществ ПДК мг/м3 Класс опасности Диоксид углерода 9000 4 Пыль зерновая 4 2 Щелочь 0,5 2
Диоксид углерода бесцветный,обладающий слегка кисловатым вкусом и запахом, газ. Диоксид углерода не горит ине поддерживает горение. Относительная масса по сравнению с воздухом – 1,529.
Диоксид углерода обладает наркотическимудушающим действием. Атмосферный воздух содержит 0,04% диоксида углерода. Присодержании диоксида углерода в воздухе в количестве свыше 4% происходитраздражение дыхательных путей, шум в ушах, головокружение, головная боль.
По степени воздействия диоксидуглерода относится к четвертому классу опасности. Это малоопасные вредныевещества, концентрация вредных веществ в воздухе более 10 мг/м3. СогласноГигиеническим нормативам ГН 2.2.5.2100-06 «Предельно допустимые концентрации(ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» и Дополнению N 2 к ГН2.2.5.1313-03, ПДК углерода диоксида (двуокиси углерода, углекислого газа)составляет: максимальная разовая — 27000 мг/м3, среднесменная — 9000 мг/м3.
Пыль, образующаяся при измельчениизернопродуктов, представляет пожаро- и взрывоопасность; витающая в воздухе –взрывоопасна, осевшая на строительные конструкции и оборудование –пожароопасна. Частицы зерновой, мучной пыли во взвешенном состоянии обладаютбольшой суммарной поверхностью соприкосновения с кислородом воздуха. Этоповышает химическую активность пыли и ускоряет горение.
Взрыву предшествуют воспламенение и горение аэрозоля, которые отличаются отвзрыва меньшей скоростью распространения. Например, если при горении скоростьраспространения пламени колеблется в пределах от 5 до 10 м/с, то при взрыве онадостигает 500 м/с. Нижний предел взрывоопасной концентрации для зерновой пылиот 40 до 90 г/м3. Воспламеняется и горит не только пыль, находящаяся вовзвешенном состоянии, но и пыль осевшая – аэрогель. Аэрогель горит медленнее,чем аэрозоль, и только с поверхности осевшего слоя. Тем не менее при внезапныхударах или встряхивании поверхностей, покрытых осевшей пылью, может произойтивзрыв вследствие перехода аэрогеля в аэрозоль со взрывоопасной концентрацией.Вот почему очень опасна не только взвешенная в воздухе пыль, но и пыль, осевшаядаже тонким слоем на оборудовании, стенах, потолке и строительных конструкцияхзданий. Внутри оборудования и рабочих помещений взрывы пылевоздушных смесейначинаются с первичных «хлопков» и вспышек. Затем в результате ударной волнывстряхивается и воспламеняется пыль (аэрозоль), находящаяся в помещении, чтовлечет за собой повторный взрыв. По степени воздействия относится ко второмуклассу опасности. Это опасные вещества, предельно-допустимая концентрациязерновой пыли составляет 4 мг/м3.
Для мойки и дезинфекции оборудованияиспользуют щелочные растворы. Концентрация щелочных растворов (1,5–2%)определяется автоматически с помощью электронного измерения электропроводности.Предельно-допустимая концентрация вредных веществ в щелочи составляет 0,5мг/м3. По степени воздействия относится ко второму классу опасности. Этоопасные вещества, концентрация вредных веществ составляет 0,1-1 мг/м3.Воздействие на организм человека: раздражение дыхательных путей, органовзрения, головокружение, головная боль.
5.3 Безопасное ведениетехнологического процесса
Солод и зернопродукты, используемыедля производства пива, измельчают на зернодробилке. В помещении где установленазернодробилка необходимо соблюдать следующие требования:
перед началом работы включитьприточно-вытяжную вентиляцию;
в случае образования завала солода,зернодробилку необходимо выключить и ликвидировать завал;
удаление посторонних предметовпроводить только специальным инструментом.
Запрещается:
оставлять работающую дробилку безнадзора;
удалять посторонние предметы приработающей дробилке;
зажигать спички и вносить открытыйогонь в запыленное помещение.
Правила техники безопасности вварочном отделении:
перед началом работы необходимовключить приточно-вытяжную вентиляцию;
запрещается включать заторный исусловарочный аппараты, не проверив наличие воды в парогенераторе;
с целью предупреждения выплескакипящего сусла, заполнение сусловарочного аппарата проводят не вышеустановленного уровня.
перед открыванием крышки заторного исусловарочного аппаратов необходимо выпустить пар через клапан.
Безопасность в отделении брожения идображивания:
опасными и вредными производственнымифакторами являются электрический ток и двуокись углерода. Содержаниеуглекислого газа в воздухе рабочей зоны не должно превышать 0,1%. Прежде чемвойти в помещение, необходимо проверить функционирование вытяжной вентиляции;
так как температура в отделенияхпониженная, то входить в них необходимо только в теплой одежде;
периодически проверяют исправностьшпунт-аппаратов и манометров, следят за давлением в аппаратах дображивания;
перед внутренним осмотром емкости,необходимо убедиться в отсутствии углекислого газа в ней.
Использование моющих идезинфицирующих растворов:
химические вещества для приготовлениядезинфицирующих средств хранят в отдельном закрытом помещении;
перед началом работы включаютвентиляцию;
при работе используют средстваиндивидуальной защиты (резиновые перчатки, защитные очки, маски);
после дезинфекции все оборудование,аппаратуру тщательно промывают водой до полного удаления дезинфицирующегораствора.
5.4 Применение систем защиты
Фильтры установки водоподготовкиоборудованы манометрами и предохранительными пневматическими клапанами. Дляуправления работой и обеспечения нормальных и безопасных условий эксплуатациисусловарочный аппарат, заторные аппараты, емкости дображивания снабженыманометрами, предохранительными клапанами, спускными вентилями, термометрамиТСМ-50М «Овен», водомерными устройствами.
Заторные аппараты имеют гладкуюповерхность для удобства очистки, а также оборудованы водяной рубашкой,якорными мешалками и термометрами ТСМ-50М «Овен».
На запорной арматуре трубопроводоввывешены таблички с указанием стрелки направления движения пара, горячей воды,продуктов производства.
На электродвигателях центробежногонасоса П8-ОНЦ 6,3\20 и поверхностного насоса МХНМ-203Е наносятся указательныестрелки, указывающие направление вращения.
Большую опасность представляетвнезапный пуск приводов 6 и 7 (Приложение 1) мешалок в заторных аппаратах 3 и 5во время ремонта, чистки или смазки. Конструкции пусковых устройств исключаютвозможность случайного пуска. С этой целью кнопки снабжены подсветкой ирасположены так, чтобы исключить случайное нажатие. Кнопки «Стоп» окрашены вкрасный цвет, «Пуск» – в зеленый.
Зернодробилка имеет опасные зоны –места с вращающимися и движущимися частями – вальцы, привод электродвигателя.Эти опасные зоны тщательно ограждены защитным кожухом из нержавеющей стали соспециальными дверцами для облегчения осмотра, ремонта и чистки. Вальцы закрытысверху защитной решеткой.
5.5 Герметизация оборудования,проверка на герметичность
Предупреждение несчастных случаев взначительной степени зависит от правильного пуска установки, поэтому пускуустановки должно уделяться большое внимание. Перед пуском тщательно проверяютконтрольно-измерительные приборы, герметичность баков, соединенийтрубопроводов, правильность установки и надежность креплений соединительныхшлангов.
Для обеспечения герметичности всегооборудования используют сварные емкости. Трубопроводы подсоединяются к емкостямс помощью резьбового соединения.
Резьбовое соединение – разъёмноесоединение деталей машин при помощи винтовой или спиральной поверхности. Этосоединение наиболее распространено из-за его многочисленных достоинств. К нимможно отнести надежность, технологичность, взаимозаменяемость, массовость. Впростейшем случае для соединения необходимо закрутить две детали, имеющиерезьбы с подходящими друг к другу параметрами. Для рассоединения необходимопроизвести действия в обратном порядке.
Для уплотнения вращающихся соединений(вращающихся валов) используются сальниковые устройства с уплотнительнойнабивкой, работающие на принципе осевого напряжения. На производстве примененыданные уплотнения на всех насосах.
Для уплотнения вращающихся валовприводом мешалок на заторных аппаратах 3 и 6 применяются манжетные уплотнения,обеспечивающие герметичность узлов машин при различных температурах, давлениях,скоростях. Основное преимущество простота в изготовлении и монтаже.
Для безопасной эксплуатации напроизводстве важное значение имеют гидравлические и пневматические испытанияемкостей и трубопроводов.
При заполнении аппарата дображиванияводой принимаются меры, исключающие возможность образования в системе воздушныхмешков. С этой целью штуцера в верхней части аппарата оставляют открытыми длявыхода воздуха, которые при появлении воды закрываются. Давление в емкостиподнимают медленно и равномерно, не допуская при этом ударов и толчков,внимательно наблюдая за показанием приборов и испытываемым оборудованием.
После испытания оборудования давлениемедленно снижают, и испытываемый аппарат подвергают тщательному осмотру по всемузлам, частям и соединениям.
При проведении пневматическихиспытаний (аппарат дображивания) значительно увеличивается опасность разрушенияемкостей, поэтому запрещено их производить в действующих цехах. Оборудованиеперевозят на специальную площадку, для испытаний используют воздух отпередвижного компрессора.
5.6 Компоновка производственногопомещения
При размещении и установкеоборудования должно предусматриваться: основные проходы в местах пребыванияработающих, а также по фронту обслуживания оборудования шириной не менее 2,0 м;проходы у оконных проемов, доступных с пола или площадки, шириной не менее 1,0м. Размеры любой площадки должны быть достаточными для разборки и чисткиаппаратов и их частей без загромождения рабочих проходов, основных и запасныхвыходов и площадок лестниц, т.е. не менее 0,8 м; продольные и поперечныепроходы для обслуживания машин и механизмов на площадках, галереях шириной неменее 0,8 м. Ширину к одиночным рабочим местам следует принимать не менее 0,7м.
Площадки, расположенные на высоте 0,5м от пола, переходные мостики, лестницы к ним, имеют ограждение периламивысотой не менее 1,0 м, сплошную зашивку снизу бортом высотой не менее 0,15 м.Высота от пола площадки обслуживания до низа выступающих конструкций перекрытиядолжна быть не менее 1,8 м.
Лестницы выполняются шириной не менее0,7 м, при переносе тяжестей – не менее 1 м. Уклон лестниц не более 45˚.Для подступа к редко обслуживаемому оборудованию допускаются лестницы с уклоном60˚ или стремянки.
Поверхность металлических площадок иступеней лестниц должна выполняться из просечно-вытяжной или рифленой листовойстали.
5.7 Пожарная безопасность
5.7.1 Определение категорий помещенийпо пожарной безопасности
Для предприятия пивовареннойпромышленности определение класса опасной зоны по взрывам и пожарнойбезопасности производится согласно НПБ 105 – 03 «Определение категорийпомещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной безопасности»,представлены в табл. 5.2:
Таблица 5.2 — Определение категорийпомещений по взрывопожарной и пожарной безопасностиНаименование помещения Класс опасной зоны по ПЭУ Класс пожаробезопасности Категория зданий по НПБ 105-03 Склад солода П-IIа Повышенной опасности В Отделение дробления солода П-II Особо опасное Б Варочное отделение П-IIа Повышенной опасности В Отделение брожения П-III Малоопасное Д Отделение дображивания П-III Малоопасное Д
По классу опасной зоны склад солода иварочное отделение относятся к категории П-IIа. Это зоны, расположенные впомещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества. Отделение дроблениясолода относится по классу опасной зоны к категории П-II. Это зоны,расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие пыли или волокна снижним концентрационным пределом воспламенения более 65 г/м3 к объему воздуха.
Отделение брожения и отделениедображивания относятся по классу опасной зоны к категории П-III. Это зонырасположенные вне помещения зоны, в которых обращаются горючие жидкости стемпературой вспышки выше 61°С или твердые горючие вещества.
Склад солода и варочное отделениеотносятся к пожароопасной категории В, согласно НПБ 105-03, т.к. используютсягорючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества иматериалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные привзаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, приусловии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, неотносятся к категориям А или Б. Отделение дробления солода относится кпожароопасной категории Б, это взрывопожароопасное помещение, где находятсягорючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышкиболее 28°С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовыватьвзрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которыхразвивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5кПа.
В пожароопасных отделениях и наоборудовании, представляющем опасность взрыва или воспламенения, должны бытьвывешены знаки, запрещающие пользование открытым огнем, а также знаки, предупреждающиеоб осторожности при наличии воспламеняющихся веществ. Руководитель предприятия,цеха обязан ознакомить всех работающих со знанием таких знаков.
В каждом подразделении должна бытьразработана руководителем соответствующего подразделения конкретная инструкцияо мерах пожарной безопасности, согласованна с местной пожарной охраной,утверждена руководителем предприятия, изучена в системе производственногообучения и вывешена на видном месте.
5.7.2 Применение средствпожаротушения
Средствами пожаротушения в отделениидробления солода является: огнетушители ОУ-5, ОП-5. Они расположены настеллажах и стойках в помещениях. Также производственные помещения обеспеченыпервичными средствами пожаротушения: пожарными кранами. Количествоогнетушителей определяется согласно ППБ-01-93 в зависимости от категорийпомещений. Огнетушители располагаются на видных местах вблизи от выходов изпомещений на высоте не более 1,5 м.
На предприятии необходимопредусматривать подачу звукового и светового сигналов, предупреждающих опревышении в воздушной среде помещений концентраций взрывоопасных веществ,превышающих установленные нормативы.
5.8 Разработка инструкции по охранетруда для пивовара
1. Общие требования безопасности
2. Требование безопасности передначалом работы
3. Требования безопасности во времяработы
4. Требования безопасности ваварийной ситуации
5. Требования безопасности поокончании работы
5.8.1 Общие требования безопасности
На пивовара могут воздействоватьопасные и вредные производственные факторы (подвижные части механическогооборудования, повышенная температура поверхностей оборудования, изделий;повышенная температура воздуха рабочей зоны; пониженная влажность воздуха;повышенная или пониженная подвижность воздуха; повышенное значение напряжения вэлектрической цепи; острые кромки, заусенцы и неровности поверхностейоборудования, инвентаря; вредные вещества в воздухе рабочей зоны; физическиеперегрузки).
Пивовар извещает своегонепосредственного руководителя о любой ситуации, угрожающей жизни и здоровьюлюдей, о каждом несчастном случае, происшедшем на производстве, об ухудшениисостояния своего здоровья, в том числе о проявлении признаков острогозаболевания.
Пивовару следует:
— оставлять верхнюю одежду, обувь,головной убор, личные вещи в гардеробной;
— перед началом работы мыть руки смылом, надевать чистую санитарную одежду, подбирать волосы под колпак иликосынку или надевать специальную сеточку для волос;
— работать в чистой санитарнойодежде, менять ее по мере загрязнения;
— после посещения туалета мыть руки смылом;
— при производстве пива, изделийснимать ювелирные украшения, коротко стричь ногти;
— не принимать пищу на рабочем месте.
5.8.2 Требование безопасности передначалом работы
Застегнуть одетую санитарную одеждуна все пуговицы (завязать завязки), не допуская свисающих концов одежды.
Не закалывать одежду булавками,иголками, не держать в карманах одежды острые, бьющиеся предметы.
Проверить работу местной вытяжнойвентиляции, воздушного душирования и оснащенность рабочего места необходимымдля работы оборудованием, инвентарем, приспособлениями и инструментом.
Подготовить рабочее место длябезопасной работы:
— обеспечить наличие свободныхпроходов;
— удобно и устойчиво разместитьзапасы сырья, продуктов, инструмент, приспособления в соответствии с частотойиспользования и расходования;
— проверить внешним осмотром:
— достаточность освещения рабочейповерхности;
— отсутствие свисающих и оголенныхконцов электропроводки;
— надежность закрытия всехтоковедущих и пусковых устройств оборудования;
— наличие и надежность заземляющихсоединений (отсутствие обрывов, прочность контакта между металлическиминетоковедущими частями оборудования и заземляющим проводом);
— наличие, исправность, правильнуюустановку и надежное крепление ограждения движущихся частей оборудования(зубчатых, цепных, клиноременных и других передач, соединительных муфт и т.п.),нагревательных поверхностей;
— отсутствие посторонних предметоввнутри и вокруг оборудования;
— наличие и исправность приборовбезопасности, регулирования и автоматики (наличие клейма или пломбы; срокиклеймения приборов; даты освидетельствования сосудов, работающих под давлением;нахождение стрелки манометра на нулевой отметке; целостность стекла; отсутствиеповреждений, влияющих на показания контрольно-измерительных приборов);
— отсутствие трещин, выпучин,значительных утолщений стенок сосудов, пропусков в сварочных швах, течи взаклепочных и болтовых соединениях, разрывов прокладки и т.п. в варочном иводогрейном оборудовании;
Произвести необходимую сборкуоборудования, правильно установить и надежно закрепить съемные детали имеханизмы.
Проверить работу механическогооборудования, пускорегулирующей аппаратуры на холостом ходу.
5.8.3 Требования безопасности вовремя работы
Выполнять только ту работу, покоторой прошел обучение, инструктаж по охране труда и к которой допущенработником, ответственным за безопасное выполнение работ.
Не допускать к своей работенеобученных и посторонних лиц.
Применять необходимые для безопаснойработы исправное оборудование, инструмент, приспособления; использовать ихтолько для тех работ, для которых они предназначены.
Соблюдать правила перемещения впомещении и на территории организации, пользоваться только установленнымипроходами.
Содержать рабочее место в чистоте,своевременно убирать с пола рассыпанные (разлитые) продукты, сырье.
Не загромождать рабочее место,проходы к нему и между оборудованием, столами, стеллажами, проходы к пультамуправления, рубильникам, пути эвакуации и другие проходы порожней тарой,инвентарем, излишними запасами продуктов.
Использовать средства защиты рук присоприкосновении с горячими поверхностями инвентаря
Вентили, краны на трубопроводахоткрывать медленно, без рывков и больших усилий. Не применять для этих целеймолотки, гаечные ключи и другие предметы.
Переносить продукты, сырье только висправной таре. Не загружать тару более номинальной массы брутто.
Не использовать для сидения случайныепредметы (ящики, бочки и т.п.), оборудование.
Во время работы с использованиемэлектромеханического оборудования:
— соблюдать требования безопасности,изложенные в эксплуатационной документации заводов-изготовителей оборудования;
— использовать оборудование толькодля тех работ, которые предусмотрены инструкцией по его эксплуатации;
— перед загрузкой оборудованияпродуктом убедиться, что приводной вал вращается в направлении, указанномстрелкой на его корпусе;
— предупреждать о предстоящем пускеоборудования работников, находящихся рядом;
— включать и выключать оборудованиесухими руками и только при помощи кнопок «пуск» и «стоп»;
— снимать и устанавливать сменныечасти оборудования осторожно, без больших усилий и рывков;
— надежно закреплять сменныеисполнительные механизмы, рабочие органы, инструмент;
— загрузку оборудования продуктомпроизводить через загрузочное устройство равномерно, при включенномэлектродвигателе, если иное не предусмотрено руководством по эксплуатациизавода-изготовителя;
— соблюдать нормы загрузкиоборудования;
— проталкивать продукты в загрузочноеустройство специальным приспособлением (толкателем, пестиком и т.п.);
— удалять остатки продукта, очищатьрабочие органы оборудования при помощи деревянных лопаток, скребков и т.п.;
— осматривать, регулировать,устранять возникшую неисправность оборудования, устанавливать (снимать) рабочиеорганы, извлекать застрявший продукт, очищать использованное оборудованиетолько после того, как оно остановлено с помощью кнопки «стоп»,отключено пусковым устройством, на котором вывешен плакат «Не включать!Работают люди!», и после полной остановки вращающихся и подвижных частей,имеющих опасный инерционный ход.
При использованииэлектромеханического оборудования:
— не работать со снятыми соборудования заградительными и предохранительными устройствами, с открытымидверками, крышками, кожухами;
— не поправлять ремни, цепи привода,не снимать и не устанавливать ограждения во время работы оборудования;
— не превышать допустимые скоростиработы;
— не извлекать руками застрявшийпродукт;
— не переносить (передвигать)включенное в электрическую сеть нестационарное оборудование;
— не оставлять без надзора работающееоборудование, не допускать к его эксплуатации необученных и посторонних лиц;
— не складывать на оборудованиеинструмент, продукцию.
Соблюдать осторожность при работе сэссенциями, моющим и дезинфицирующим растворами, не допускать ихразбрызгивания.
Хранить моющие и дезинфицирующиерастворы в промаркированной посуде с закрытой крышкой в специально выделенномместе.
Переносить бачки с дезинфицирующимраствором вдвоем.
5.8.4 Требования безопасности в аварийнойситуации
При возникновении поломкиоборудования, угрожающей аварией на рабочем месте или в цехе: прекратить егоэксплуатацию, а также подачу к нему электроэнергии, газа, воды, сырья, продуктаи т.п.; доложить о принятых мерах непосредственному руководителю (лицу,ответственному за безопасную эксплуатацию оборудования) и действовать всоответствии с полученными указаниями.
В аварийной обстановке: оповестить обопасности окружающих людей, доложить непосредственному руководителю ослучившемся и действовать в соответствии с планом ликвидации аварий.
При обнаружении запаха газа впомещении:
— открыть окна и двери, проветритьпомещение;
— перекрыть вентили на подводящихгазопроводах к жарочным шкафам, пищеварочным котлам, плитам и т.п.;
— не включать и не выключатьэлектроприборы, освещение, вентиляцию;
— исключить пользование открытымогнем.
Если после проветривания и проверкивсех газовых кранов запах газа не исчезнет, перекрыть газ на вводе в здание,сообщить об этом администрации организации, а при необходимости — вызватьработников аварийной газовой службы.
Для удаления просыпанных пылящихпорошкообразных веществ надеть очки и респиратор. Небольшое их количествоосторожно удалить влажной тряпкой или пылесосом.
Пострадавшему при травмировании,отравлении и внезапном заболевании должна быть оказана первая (доврачебная)помощь и, при необходимости, организована его доставка в учреждениездравоохранения.
5.8.5 Требования безопасности поокончании работы
Выключить и надежно обесточитьоборудование при помощи рубильника или устройства его заменяющего ипредотвращающего случайный пуск. На пусковом устройстве вывесить плакат«Не включать! Работают люди!».
Произвести разборку, чистку и мойкуоборудования: механического — после остановки движущихся частей с инерционнымходом, теплового — после полного остывания нагретых поверхностей.
Не производить уборку мусора, отходовнепосредственно руками, использовать для этих целей щетки, совки и другиеприспособления.
Не охлаждать нагретую поверхностьжарочного шкафа, плиты и другого теплового оборудования водой.
Закрыть вентили (краны) натрубопроводах пара, холодной и горячей воды.
6. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
6.1 «Живое» пиво в России и в мире
«Живое» пиво становится всё болеепопулярным в нашей стране. Как ясно из названия, в таком пиве содержатся живыеклетки пивных дрожжей, что обусловливает как вкусовые качества, так ифункциональные свойства напитка. Конечно, по-настоящему «живое» пиво в процессепроизводства не подвергается ни фильтрации, ни пастеризации, ни химическойобработке.
В России рынок живого пива находитсяв стадии становления, как и рынок нефильтрованного пива, который за нескольколет вырос в два раза и составил 0,7%. В некоторых крупных городах долянефильтрованного пива достигает 10%, и популярность его продолжает бурно растис распространением осведомленности потребителя. Уже сегодня наличие вассортименте нефильтрованных сортов считается хорошим тоном среди рестораторови продавцов.
Совокупный пивной рынок в последниегоды показывает устойчивый рост. За 2004 год объём потребления увеличился на12% и составил 830 млн. дал. Россияне всё больше отдают предпочтение пенномунапитку, выпивая в год порядка 51 литра на душу населения. Этот показательвырос с 1995 года более чем в три раза, и, по прогнозам специалистов, достигнетк 2010 году 80 литров. Не вызывает сомнения то, что с насыщением рынкатрадиционным европейским пивом потребители переключат свое внимание науникальные, «штучные» сорта. Заметим также, что, по результатам опросов,покупатели всегда считают местное, производимое у них пиво самым лучшим.
Интересно, что структура потребленияпива в России приближается сегодня к европейской, в том числе по соотношениютарированного и разливного напитка. Россияне всё больше тяготеют к барам, поэтомуэксперты прогнозируют рост сегмента бочкового пива. Среди тарированного пиванаибольшей популярностью пользуются стеклянные бутылки объемом 0,5 л, хотя доляих медленно, но стабильно уменьшается в пользу ПЭТФ-тары даже в премиальномсекторе.
Помимо уникальности и высокогокачества «живого» пива, на объем его продаж огромное влияние имеетмаркетинговая стратегия и сбыт. Развитие малого пивоварения зависит от уменияпивоваров грамотно продвинуть свой продукт. По словам представителей некоторыхрегиональных кафе, в которых продается «живое» пиво, посетители не всегдазнают, что это такое, и бывают приятно удивлены, попробовав его случайно. Втаких заведения примерно четвертая часть всего продаваемого пива –нефильтрованное, и эта доля возрастает в разы с повышением пивной грамотностипотребителей, когда производители и продавцы разъясняют покупателю интересныенюансы, придумывают необычные маркетинговые ходы.
Грамотная рыночная политика являетсяодной из самых важных составляющих успеха микро-пивоварни. И те производители,которые с фантазией представят свой товар, имеют все шансы на стабильныепродажи.
6.2 Исходные данные дляэкономического обоснования внедрения технологии
Целью экономического расчета являетсявыявление экономической целесообразности получения пива по отварочнойтехнологии, расчет его себестоимости и экономического эффекта, получаемого отвнедрения проекта. Для этого необходимо сравнить себестоимость и прибыль домодернизации и после внедрения отварочной технологии.
Мощность заторного аппаратасоставляет 3000 дал в год. Необходимо рассчитать срок окупаемости оборудования.
6.3 Расчет единовременных затрат длявнедрения отварочной технологии
Для определения амортизационныхотчислений и затрат на текущий ремонт необходимо знать стоимость оборудования,она представлена в табл. 6.1:
Таблица 6.1 — Расчет технологическогооборудованияНаименование оборудования Мощность, кВт Оптовая цена, руб. Количество Сумма, руб. Потребляемая мощность, кВт Аппарат заторный АЗ-200 12 150000 1 150000 12 Затраты на монтаж 26250 Затраты на доставку 18750 ИТОГО 195000
Итоговую сумму стоимости оборудованияполучаем в результате суммирования затрат:
Сст об = 150000+26250+18750=195000руб.
Годовые амортизационные отчислениянаходим по формуле:
/>, руб. (6.1)
где Nа – норма амортизации, длятехнологического оборудования принимаем 12 %;
Ст – стоимость оборудования, руб.
/>
6.4 Расчет текущих затрат
Под текущими затратами (издержкамипроизводства) понимается сумма затрат на сырье, основные и вспомогательныематериалы, полуфабрикаты, топливо и все виды энергетических затрат, заработнаяплата с начислениями (годовой фонд заработной платы рассчитывается исходя изпланового количества рабочего времени на год на одного рабочего и штатногорасписания цеха или установки), амортизация, затраты на ремонт оборудования,общезаводские и цеховые расходы.
6.4.1 Расчет текущих затрат домодернизации
Расчет затрат по сырью, материаламприведен в табл. 6.2:
Таблица 6.2 — Расчет затрат на сырьеи основные материалы до модернизацииНаименование материала Единица измерения Расход на 3000 дал Цена за единицу изделия, руб. Сумма, руб. «Старая телега светлое» Солод светлый кг 4905,226072 50 245261,304 Хмель кг 81 800 64800 Дрожжи л 150 100 15000 ИТОГО 325061,304 Транспортно-заготовительные расходы 16253,0652 ИТОГО 341314,369
6.4.2 Расчет текущих затрат послемодернизации
Расчет затрат по сырью, материаламприведен в табл. 6.3:
Таблица 6.3 — Расчет затрат на сырьеи основные материалы после модернизацииНаименование материала Единица измерения Расход на 1000 дал Цена за единицу изделия, руб. Сумма, руб. «Рецептура №1» Солод светлый кг 1407 50 70350 Рисовая сечка кг 83 20 1660 Ячменная крупа кг 165 12 1980 Хмель кг 27 800 21600 Дрожжи л 50 100 5000 ИТОГО 100590 Транспортно-заготовительные расходы 5029,5 ИТОГО 105619,5 «Рецептура №2» Солод светлый кг 1668 50 83400 Солод карамельный кг 125 60 7500 Крупа кукурузная кг 292 14 4088 Хмель кг 27 800 21600 Дрожжи л 50 100 5000 ИТОГО 121588 Транспортно-заготовительные расходы 6079,4 ИТОГО 127667,4 «Рецептура №3» Солод светлый кг 1508 50 75400 Рисовая сечка кг 160 20 3200 Крупа кукурузная кг 106 14 1484 Хмель кг 27 800 21600 Дрожжи л 50 100 5000 Наименование материала Единица измерения Расход на 1000 дал
Цена за единицу
изделия, руб. Сумма, руб. ИТОГО 106684 Транспортно-заготовительные расходы 5334,2 ИТОГО 112018,2
6.5 Расчет затрат на энергоресурсы
6.5.1 Расчет затрат на энергоресурсыдо модернизации
Годовой фонд времени работыоборудования рассчитывается исходя из количества варок в год. На предприятииООО «Старая телега» количество варок в год составляет 156. Цена за кВтэлектроэнергии составляет 2,40 руб. Расчет затрат на электроэнергию для пива«Старая телега светлое» представлен в табл. 6.4:
Таблица 6.4 — Расчет затрат наэлектроэнергию до модернизацииНаименование силового оборудования Количество Потребляемая мощность, кВт/ч Мощность, кВт/ч Годовой фонд времени работы оборудования Затраты денежных средств на э/энергию, руб./год Аппарат заторный АЗ-200 1 12 12 390 11232 Аппарат сусловарочный АСВ-200 1 12,6 12,6 312 9434,88 Зернодробилка 1 0,4 0,4 78 74,88 Насос центробежный 1 2 2 312 1497,6 Насос поверхностный 1 0,6 0,6 312 449,28 Наименование силового оборудования Количество Потребляемая мощность, кВт/ч Мощность, кВт/ч Годовой фонд времени работы оборудования Затраты денежных средств на э/энергию, руб./год Холодильная машина 1 0,7 0,7 8760 14716,8 Холодильная машина 1 1 1 8760 21024 Водонагреватель Ariston S-150 1 1,5 1,5 468 1684,8 Итого 30,8 60114,24
Затраты денежных средств на освещениерассчитывают по формуле:
Зосв = Еосв · Ц, руб (6.2)
где Зосв – затраты на освещение, руб;
Еосв – расход электроэнергии наосвещение, кВт/ч;
Ц – цена 1 кВт/ч электроэнергии, руб.
Расход электроэнергии на освещение наосвещение:
/>, кВт (6.3)
где У – норма расхода освещения на 1м2 площади, кВт/ч (16 кВт/ч);
S – площадь пола освещаемогопомещения, м2;
Т – продолжительность осветительногопериода в год, час.
/>,
/>
Затраты денежных средств на воду натехнологические цели рассчитывают по формуле:
/> руб (6.4)
где Вгод – годовой объем производствадля данного сорта, дал;
/> – расход воды на 1 дал пива, м3;
/> – средняя стоимость 1 м3 воды,составляет 5 руб.
/>
Затраты денежных средств на воду насанитарно – гигиенические нужды в год:
/>, руб(6.5)
где Зв.т. – затраты воды натехнологические цели, руб.
/>
6.5.2 Расчет затрат на энергоресурсыпосле модернизации
Расчет затрат на электроэнергию длясортов пива приготовленных по отварочной технологии представлен в табл. 6.5:
Таблица 6.5 — Расчет затрат наэлектроэнергию до модернизацииНаименование силового оборудования Количество Потребляемая мощность, кВт/ч Мощность, кВт/ч Годовой фонд времени работы оборудования Затраты денежных средств на э/энергию, руб./год Аппарат заторный АЗ-200 2 12 24 468 26956,8 Аппарат сусловарочный АСВ-200 1 12,6 12,6 312 9434,88 Зернодробилка 1 0,4 0,4 78 74,88 Насос центробежный 1 2 2 312 1497,6 Насос поверхностный 1 0,6 0,6 312 449,28 Холодильная машина 1 0,7 0,7 8760 14716,8 Холодильная машина 1 1 1 8760 21024 Водонагреватель Ariston S-150 1 1,5 1,5 468 1684,8 Итого 42,8 75839,04
Затраты денежных средств на освещениерассчитывают по формуле (6.2). Расход электроэнергии на освещение рассчитываютпо формуле (6.3).
/>
Затраты денежных средств на воду натехнологические цели для каждого сорта рассчитывают по формуле (6.4). Затратыденежных средств на воду на санитарно – гигиенические нужды в год рассчитываютпо формуле (6.5). Результаты расчетов представлены в табл. 6.6:
Таблица 6.6 — Затраты денежныхсредств на воду после модернизацииСорт пива Затраты денежных средств на воду на технологические цели, руб./год Затраты денежных средств на воду на санитарно – гигиенические нужды, руб./год «Рецептура №1» 46,9 23,45 «Рецептура №2» 43,5 21,75 «Рецептура №3» 47,45 23,725 ИТОГО 137,85 68,925
6.6 Расчет фонда заработной платы
Годовой фонд заработной платырассчитывается исходя из планового количества рабочего времени на год на одногорабочего и штатного расписания цеха или установки. Штатное расписание основныхпроизводственных рабочих приведено в табл. 6.7:
Таблица 6.7 — Штатное расписание основныхрабочихДолжность Количество Заработная плата, руб. Итого, руб. Генеральный директор 1 40000 40000 Технолог 1 15000 15000 Помощник технолога 1 10000 10000 Итого 3 65000 65000
Месячная зарплата основных рабочих(ФОТ) составляет 65000 руб.
За год зарплата составит: ФЗП =12·65000=780000руб.
Расходы на социальные нуждыопределяем по формуле:
З = />, руб. (6.6)
где Нс.н. – отчисления на социальныенужды (26,2 %).
/>
Итоговые годовые затраты на зарплатусоставляют:
780000+ 204360=984360 руб.
Теперь сведем все затраты на годовойобъем производства в таблицу. Затраты на производство пива до модернизациипредставлены в табл. 6.8:
Таблица 6.8 — Затраты на производствопива до модернизацииНаименование Единица измерения Затраты 1. Материальные затраты 1.1 Затраты на сырье руб. 341314,369 2. Энергетические затраты 2.1 Затраты на электроэнергию: технологические цели руб. 60114,24 на освещение 150 м2 руб. 11340 2.2 Затраты на воду: на технологические цели руб. 138 на санитарно-гигиенические цели руб. 69 3. Затраты на зарплату основных рабочих руб. 780000 Отчисления на социальные нужды руб. 204360 4. ИТОГО 1397335,61 5. Производственная себестоимость 1 дал руб. 465,778
Затраты на производство пива послемодернизации представлены в табл. 6.9:
Таблица 6.9 — Затраты на производствопива после модернизацииНаименование Единица измерения Затраты 1. Материальные затраты 1.1 Затраты на сырье руб. 345305,1 1.2 Амортизация 23400 2. Энергетические затраты 2.1 Затраты на электроэнергию: технологические цели руб. 75839,04 на освещение 150 м2 руб. 11340 2.2 Затраты на воду: на технологические цели руб. 137,85 на санитарно-гигиенические цели руб. 68,925 3. Затраты на зарплату основных рабочих руб. 780000 Отчисления на социальные нужды руб. 204360 4. ИТОГО 1440450,92 5. Производственная себестоимость 1 дал руб. 480,150305
6.7 Расчет основныхтехнико-экономических показателей
Цена продукции без акциза и НДСрассчитывается по формуле:
/>, руб./дал (6.7)
где Ц – средняя рыночная ценапродукта, руб./дал;
1,18 – НДС (18%);
90 – акциз (9 руб./л).
Для пива «Старая телега светлое» ценабез акциза и НДС составит:
/>
Для пива «Рецептура №1»:
/>
Для пива «Рецептура №2»:
/>
Для пива «Рецептура №3»:
/>
Чистая прибыль до и послемодернизации рассчитывается по формуле:
/> (6.8)
где С – себестоимость продукции, руб./дал;
V – объем производства, дал/год.
До модернизации:
/>
После модернизации:
/>
Рентабельность каждого сорта находимпо формуле:
/>,% (6.9)
где Ц – цена 1 дал продукции,руб./дал; С – себестоимость продукции.
Для пива «Старая телега светлое»:
/>,
Для пива «Рецептура №1»:
/>,
Для пива «Рецептура №2»:
/>,
Для пива «Рецептура №3»:
/>.
Рассчитаем экономический эффект отвнедрения отварочной технологии производства пива по формуле:
/> (6.10)
/>
Срок окупаемости капиталовложений вмодернизацию производства:
/> (6.11)
где К – капиталовложения вмодернизацию производства.
/>
7. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Самарская область, будучи самойурбанизированной территорией Поволжья, является зоной крайней экологическойнапряженности. В Самаре находится 105 мощных промышленных предприятий,ежедневно выбрасывающих в воздух десятки тонн загрязняющих веществ, причём,многие из них располагаются вблизи жилых массивов. Атмосферный воздух городаперенасыщен окисью углерода, диоксидом азота, сернистым ангидридом,ароматическими углеводородами, фенолом, формальдегидом, хлористым и фтористымводородом, бензапиреном, сажей, пылью. Все эти вещества оказываютнеблагоприятное влияние на состояние здоровья горожан.
Производственные процессы должны бытьорганизованы так, чтобы исключить загрязнение воздуха, почвы и водоемоввредными веществами.
7.1 Климатическая иэколого-географическая характеристика района размещения предприятия
Самарская область расположена посреднему течению реки Волги, в излучине, которая известна под названиемСамарская Лука. Река Волга крупнейшая река Европы, национальная гордостьРоссии, ее длинна равна 3531 км. Географическое положение области определяетсякоординатами 51° 47' и 54° 41' с.ш. и 47 ° 55' и 52 ° 35' в.д.
Характерными особенностями климатаявляются: континентальность, преобладание в течение года малооблачных и ясныхдней, холодная и малоснежная зима, короткая весна, жаркое и сухое лето,непродолжительная осень, сравнительно большая вероятность ранних осенних ипоздних весенних заморозков.
Переход суточной температуры воздухачерез 10°С (период активной вегетации растений) чаще всего происходит с 28апреля по 2 мая. Продолжительность перехода с температурой воздуха выше 10°Ссоставляет 141-154 дня.
Годовая сумма осадков в среднем пообласти:
На юго-востоке 360 мм
На северо-востоке 582 мм
Относительная влажность воздуханизкая, в мае-июне (53-57%)
Максимальная в зимний период (84-87%)
Средняя годовая относительнаявлажность воздуха находиться в пределах 71-75%
Ветровой режим:
Преобладание в холодную часть года юго-западныхи южных ветров, в теплую — западных и северо-западных
Средняя годовая скорость ветрасоставляет 3,2-4,4 м/с. Очень редко наблюдаются смерчи.
В данном проекте рассматривается ООО«Старая телега».
Данное предприятие расположено вЛенинском районе г. Самара, ул. Чкалова, 100.
Территория, на которой расположеноздание ООО «Старая телега», граничит:
— с северо-восточной стороны – с МПТТУ г. Самара;
— с северо-западной стороны –примыкает хозяйственно-бытовое здание ГОУ ВПО Самарского ГосударственногоМедицинского университета;
— с юго-западной стороны – сосвободной территорией шириной около 30 м учебный корпус НОУ ВПО СамарскогоМедицинского Института «РЕАВИЗ»;
— с юго-восточной стороны – сосвободной территорией шириной около 25 м ОАО Строительная компания «Берег».
Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03санитарно-защитная зона для данного производства составляет 50 м.
Жилые здания в санитарно-защитнойзоне отсутствуют. Ближайшие жилые дома находятся на расстоянии более 150 м всеверо-западном направлении от предприятия.
Метеорологическая характеристикарассеивания загрязняющих веществ и коэффициенты, определяющие условиярассеивания загрязняющих веществ в атмосфере, согласно материалам местнойприродоохранной службы характеризуется данными представленными в табл. 7.1.
Таблица 7.1 — Метеорологическаяхарактеристика рассеивания загрязняющих веществНаименование характеристик Величина Коэффициент, зависящий от стратификации атмосферы, А 160,0 Коэффициент рельефа местности в городе 1,0 Средняя максимальная температура наружного воздуха наиболее жаркого месяца года, °С 26,2 Средняя температура наиболее холодного месяца, °С –16,8 Среднегодовая роза ветров, %: С 5,0 СВ 9,0 В 16,0 ЮВ 13,0 Ю 12,0 Наименование характеристик Величина ЮЗ 20,0 З 11,0 СЗ 14,0 Скорость ветра, повторяемость превышения которой по многолетним данным составляет 5%, м/сек 7,0
Указанные данные приняты в расчетахрассеивания загрязняющих веществ по проектируемому объекту.
Генеральный план предприятия с розойветров представлены в приложении 3.
7.2 Характеристика образующихсяотходов
В пивоваренном производстве припереработке сырья образуются пивная дробина, хмелевая дробина, белковый отстой,остаточные (избыточные) пивные дрожжи, диоксид углерода.
Пивная дробина – отход варочногоотделения. Из 100 кг перерабатываемых зернопродуктов получают 14-15 кг сыройдробины с содержанием 20-25% сухих веществ. На пивзаводах дробину не сушат, еёреализуют на корм скоту в сыром виде.
Хмелевую дробину из-за высокой горечина корм скоту не используют, поэтому применения в народном хозяйстве она ненаходит. Из 1 кг сухого хмеля получают около 4 кг влажной хмелевой дробины.
Белковый отстой получают приохлаждении и осветлении пивного сусла. Из 100 кг перерабатываемыхзернопродуктов выходит 2-3 кг белкового отстоя влажностью 80%. Из-за сильнойгоречи он также на корм скоту не используется.
Остаточные пивные дрожжи являютсяценным пищевым продуктом, состоящим из белков, углеводов, жиров, они богатывитаминами. Благодаря высокому содержанию витаминов пивные дрожжи имеют высокуюбиологическую ценность и применяются для лечебных целей, а также используются вкачестве добавок в некоторые пищевые продукты. С 1 дал вырабатываемого пиваостается примерно 0,086 л густой массы дрожжей, содержащей 0,012 кг сухихвеществ. Выход очищенных дрожжей из 1 л жидких дрожжей составляет 80-85%.
Диоксид углерода образуется восновном при главном брожении. Его можно превратить в товарный продукт — сжиженный и твердый (в виде брикетов) углекислый газ. ПДК диоксида углерода9000 мг/м3.
В пивоваренной промышленности водаиспользуется как компонент готовой продукции, расходуется на мойку оборудованияи кег, а также в качестве теплоносителя. Незагрязненные воды послетеплообменников из холодильно-компрессорного отделения используются, какправило, повторно.
Загрязненные воды после мойкиоборудования, других технологических операций, а также бытовые стоки собираютсяотдельно от незагрязненных и отводятся в канализацию.
На ООО «Старая телега» количествосточных вод составляет 7-8 м3 на 100 дал пива. Производство 1 дал пивасопровождается сбросом со сточными водами около 80 г БПК5.
На мойку бродильных и отстойныхаппаратов, дрожжанок и т.п. расходуется воды до 25% объема моющегосяоборудования. На мойку кег требуется 2-3 л воды.
Загрязняющими компонентами сточныхвод обычно являются остатки готовой продукции, дрожжей, дробины, частицы хмеля.
Для отвода сточных вод впроизводственных помещениях предусматриваются трапы. В цехах и помещениях сзалповым сбросом стоков от мойки оборудования предусматривается устройстволотков с трапами. Отвод сточных вод от производственного оборудованияосуществляется с разрывом струи в трапы или воронки. Полы выполняются с уклономв сторону трапов и лотков.
Характеристика сточных вод приведенав табл. 7.2.
Таблица 7.2 — Характеристика сточныхводПоказатель Нормативное значение Фактическое значение рН 4-7,2 6,5-7 Взвешенные вещества 23-5885 мг/л 250 мг/л БПК 24-6080 мг/л 300 мг/л ХПК 21,6-1158 мг О2/л 500 мг О2/л
Так как фактическое значение не превышаетнормативное, то стоки могут быть сброшены в городскую канализационную сеть приусловии, что их количество не превысит 5% общегородских сточных вод. Кислыестоки перед сбросом следует нейтрализовать.
7.3 Утилизация отходов производства
Для временного сбора и хранениятвердых бытовых отходов установлены контейнеры. Площадка для контейнеровзабетонирована.
В результате работы предприятияобразуются отходы основного производства:
пивная дробина;
хмелевая дробина;
белковый отстой;
остаточные (избыточные) пивныедрожжи;
Вывоз отходов осуществляется согласнодоговорам. Пивная дробина реализуется на корм скоту.
Воздействие объекта на атмосферныйвоздух является допустимым, приземные концентрации по выбрасываемым в атмосферувеществам не превышают ПДК населенных мест.
Бытовые и производственные стокиперекачиваются на очистные сооружения МП «Водоканал», что исключаетзагрязнение водного бассейна.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной выпускной квалификационнойработе:
— разработана технология отварочногопроизводства пива на базе предприятия ООО «Старая телега».
— произведен подбор и расчетоборудования;
— произведен расчет основного ивспомогательного сырья;
— составлена схема автоматизациипроизводства, приведена спецификация технических средств автоматизации;
— выявлены опасные факторыпроизводства, проведен анализ опасности технологического процесса;
— приведена схема утилизации отходов,климатическая характеристика, районное размещение предприятия, характеристика иутилизация отходов;
— выполнен расчет технико-экономическихпоказателей.
В целом проект показывает техническуюосуществимость и экономическую целесообразность внедрения технологииотварочного производства пива на базе предприятия ООО «Старая телега».
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Меледина Т.В. Сырье ивспомогательные материалы в пивоварении. СПб.: Профессия, 2003. – 304 с.
2. Главачек Ф., Лхотский А. Пивоварение.М: Пищевая промышленность, 1977. – 623 с.
3. Кунце В., Мит Г. Технология солодаи пива. СПб., 2001. – 911 с.
4. Ермолаева Г.А., Колчева Р.А.Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков. Учеб.Для нач. проф. образования. М.: ИРПО; Изд. центр «Академия», 2000. – 416 с.
5. Кретов И.Т., Антипов С.Т., ШолоховС.В. Инженерные расчеты технологического оборудования предприятий бродильнойпромышленности. – М: Колос, 2004. – 391 с.
6. Благовещенская М.М., Злобин Л.А.Информационные технологии систем управления технологическими процессами. Учеб.для вузов. – М.: Высшая школа, 2005. – 768 с.
7. Антипов С.Т., Кретов И.Т., ОстриковА.Н., Панфилов В.А., Ураков О.А. Машины и аппараты пищевых производств. – М.:Высшая школа, кн.1, 2001. – 697 с.
8. Коробов М.М., Ройтер И.М., МальцевП.М. Расчет продуктов бродильных производств, ликероводочных и безалкогольныхнапитков. – М.: Пищевая промышленность, 1973. – 591 с.
9. Кривошеин Д.А., Муравей Л.А.,Роева Н.Н. и др.; Под ред. Л.А. Муравья. Экология и безопасностьжизнедеятельности – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. – 447 с.