Проект цеха осветления и розлива пива мощностью 4 млн. дал в год

В отличии  от холодильной тарелки, отстойный  чан имеет крышку, которая должна уменьшать опасность контаминации.

В большой  степени для удаления грубого  осадка применяют аппарат типа «Вирпул» (гидроциклонный аппарат). Он является наиболее экономичной альтернативой всем другим способам их удаления.

«Вирпул» – это вертикальная цилиндрическая емкость без встроенных элементов, в которую горячее охмеленное сусло закачивается тангенциально. Этим достигают в емкости закручивание потока, которое действует так, что взвеси в форме конуса осаждается в центре дна емкости.

Сусло можно  отбираться сбоку.

Достоинством  гидроциклонных аппаратов является стерильность процесса, так как сусло  подается в аппарат и выходит  из него при температуре 90⁰ С.

Дальнейшее охлаждение пивного сусла до температуры брожения проводится быстро в теплообменниках  различного типа и конструкций.

Охлаждение сусла в  трубчатых теплообменниках. Трубчатые  теплообменники (открытый оросительный холодильник и закрытый теплообменник  типа «труба в трубе») используют на второй стадии охлаждения сусла, которое  поступает из холодильной тарелки  или отстойного чана. Охлаждение сусла  от 60С до 5-7С проводят быстро во избежание  развития посторонних микроорганизмов.

Открытый оросительный холодильник  представляет собой плоский вертикальный змеевик из горизонтальных труб, спаянных между собой в местах соприкосновения  и образующих сплошную поверхность  охлаждения. Холодильник разделен на две секции: верхнюю и нижнюю. В верхней секции по трубам циркулирует водопроводная вода, в нижней- охлажденная вода или рассол. Охлаждающие жидкости подают снизу вверх.

Горячее сусло поступает  сверху в распределительный желоб  оросительного холодильника, установленный  над трубами, стекает тонким слоем  по поверхности труб с обеих сторон, охлаждается и через нижний сборный  желоб направляется в цех брожения. На поверхности верхней секции сусло  охлаждается до 20С, нижней секции- от 20С до 5-7С.

 Все поверхности, соприкасающиеся  с суслом и выполненные из  меди, покрыты слоем полуды из  пищевого олова.

 Эффект охлаждения  сусла в оросительном холодильнике  повышается за счет испарения  воды при стекании сусла по  открытой поверхности оросительного  холодильника.

 Закрытый холодильник  типа «труба в трубе» состоит  из горизонтальных труб, соединенных  между собой последовательно.  Внутренние трубы выполнены из  меди, наружные- стальные. По внутренним  трубам течет сусло, а в межтрубном  пространстве в противоположном  направлении охлаждающая жидкость. Закрытый холодильник, как и  оросительный имеет две секции: верхняя охлаждается водопроводной  водой, нижняя - охлажденной водой  или рассолом.

Охлаждение сусла в  пластинчатом теплообменнике. Широкое  распространение получил способ охлаждения сусла в пластинчатых теплообменниках, состоящих из тонких штампованных стальных пластин, устанавливаемых  на двух горизонтальных штангах. Пластины сжимаются посредством двух плит и стяжных винтов таким образом, чтобы между ними образовалось узкое  пространство, по которому протекает  жидкость. По периферии пластин и  вокруг отверстий для прохода  жидкости наклеен резиновый уплотнитель. Пластины собираются в пакет таким  образом, чтобы в зазоре между  первой и второй пластиной перемещалось сусло, а между второй и третьей- охлаждающая жидкость. Т.е. потоки сусла  и охлаждающей жидкости должны чередоваться. Для увеличения поверхности теплопередачи поверхность пластин делают рифленой.

Большая теплоотдача и  малые габариты делают этот способ охлаждения высокоэффективным. Герметичность  конструкции обеспечивает безопасность от инфицирования сусла на стадии охлаждения. Теплообменники легко разбираются поэтому удобны в эксплуатации.

Сбраживание пивного сусла  и созревание пива являются самыми длительными технологическими стадиями в пивоварении. Поэтому технологи  и ученые многих стран стремятся  сократить длительность приготовления  пива за счет сокращения продолжительности  процессов главного брожения и дображивания.

Брожение осуществляется периодическим (классическим) или непрерывным  способами. При этом огромное значение имеют расы применяемых дрожжей. В пивоварении применяют дрожжи низового брожения, приспособленные к сравнительно низким температурам. Пивные дрожжи должны быть микробиологически чистыми, а также обладать способностью к хлопьеобразованию, быстро оседать на дно бродильного аппарата  и давать прозрачный напиток с определенным вкусом и ароматом. К сильно сбраживающим и легко дающим хлопья относятся дрожжи низового брожения Фроберг, дрожжи рас V и 776. На пивоваренных заводах большое распространение получили дрожжи расы 776. Эти дрожжи считаются пригодными особенно для сбраживания сусла, приготовленного с добавкой несоложеных материалов или из солода, полученного солодованием ячменей с невысокой степенью прорастаемости. Из других дрожжей на пивоваренных заводах применяются расы 11,41,44 и др., различающиеся по бродильной энергии, способности к осаждению и энергии роста.

Дрожжи вводят в сусло  в виде технически чистой культуры или семенных дрожжей. Под технически чистой культурой понимают дрожжи чистой культуры, размноженные до количества, достаточного для сбраживания сусла в объеме бродильного аппарата. Дрожжи, полученные в осадке после первого производственного брожения, называют семенными дрожжами первой генерации. Дрожжи, прошедшие n-е число брожений, называют семенными дрожжами n-й генерации. Обычно дрожжи используют до 10 генераций.

Дрожжи вводят в виде густой массы из расчета 0,4-0,6 л на 100 л  сусла в его поток на пути следования в бродильный аппарат. Дрожжи поступают  в суслопровод под давлением или засасываются потоком сусла. Внесение дрожжей в поток сусла благодаря их лучшему перемешиванию с суслом способствует быстрому началу брожения.

После окончания брожения и слива молодого пива дрожжи отбирают в специальные ванночки и передают их в дрожжевое отделение для  промывки и обработки. Отобранные дрожжи промывают биологически чистой водой  и процеживают через сито. Промытые дрожжи оставляют под слоем холодной воды. Ежедневный уход за дрожжами заключается  в смене воды и поддержании  температуры в ванночке около 1ºС. Под слоем холодной воды дрожжи могут  храниться 4-6 суток. Если производственные дрожжи утрачивают бродильную способность  или микробиологическую чистоту, их заменяют свежеприготовленными дрожжами, полученными разведением чистой культуры соответствующей расы.

Различают лабораторную и  производственную стадии разведения чистой культуры дрожжей. Лабораторная стадия начинается с пересева чистой культуры дрожжей из пробирки и при последовательном пересеве культуры объем сусла увеличивается  каждый раз примерно в 5 раз, с увеличением  объема сусла до 10 л применяют  медные колбы Карлсберга.

Производственная стадия разведения дрожжей чистой культуры осуществляется в установке Грейнера – это самая усовершенствованная и более современная установка, по сравнению с установками Ганзена и Линднера. Преимущество этого аппарата состоит в том, что его можно использовать для заводов различной мощности, занимает небольшую площадь, можно проследить за процессом размножения дрожжей, легко проверить микробиологические и органолептические показатели дрожжей, мойка и дезинфекция оборудования не составляет больших трудностей.

Для очистки дрожжей применяют  различные сита. Вибрационные сита с отверстиями 0,4-0,6мм дают возможность  отделить от жидких дрожжей, не разбавляя  их водой, хмелевые смолы и дубильно-белковые вещества. Густые дрожжи с содержанием 10-16% сухого вещества движутся по наклонному ситу от одного конца к другому. Они  проходят через сито, а хмелевые смолы и другие частички отстоя  отводятся в сторону. Производительность сит размером 630х1250мм – 100-150л в  минуту.

Широко применяются для  очистки дрожжей моечные аппараты с ротационными ситами, в которых  дрожжи автоматически очищаются  от всех примесей. Ротационные сита приводятся в движение гидротурбиной. Дрожжи смешиваются в эжекторе с  водой и через распределитель подают на ротационные сита, где  они промываются водой. Загрязнения  задерживаются на сите и смываются  косой струёй воды, так что ротационное  сито подходит под распределитель дрожжей  всегда чистым. При таком смывании водой удаляются легковесные  клетки и микроорганизмы. Расход воды равен 4-6-кратному объёму дрожжей, но потери дрожжей велики и могут даже превышать 20% сухого вещества.

Брожение по периодической  схеме ведется в закрытых и  открытых бродильных аппаратах. Наиболее распространены горизонтальные алюминиевые  аппараты, применяемые как для  главного брожения, так и для дображивания. Чистый алюминий, покрываясь тонкой оксидной пленкой, довольно устойчив против коррозии и не нуждается в дополнительном покрытии. Углеродистая сталь, из которой также выполняют аппараты, как материал вполне пригодна, однако она нуждается в защитных покрытиях, так как при взаимодействии с дубильными веществами и кислотами пиву сообщается неприятный вкус и темная окраска, пиво мутнеет. Танки для главного брожения оснащаются теплообменной поверхностью из расчёта 0,2м² на 1м³ вместимости, а также моющимися головками.

Танки для главного брожения оснащаются теплообменной поверхностью, заполнение и опорожнение аппаратов  производят снизу.

Преимущество периодического брожения состоит в том, что легко  можно определить органолептические  показатели пива, изменение в поведении  дрожжей; заполнение танков снизу дает малое пенообразование и меньшие  потери диоксида углерода. Кроме этого  легче следить за процессом брожения, стоимость аппаратов меньше. К  недостаткам периодического способа  брожения можно отнести длительность процесса, низкий коэффициент использования  технологических емкостей, потребность  в больших охлаждаемых площадях, значительный объем работ по мойке  и дезинфекции оборудования.

Дображивание периодическим способом даёт возможность выровнять качество пива, получить более однородный вкус, цвет и химический состав продуктов. Но в течение двух суток аппарат должен быть заполнен, т.к. в незаполненном аппарате опасность инфицирования пива и создаются неблагоприятные условия для насыщения пива диоксидом углерода, вследствие его улетучивания.

Сущность непрерывного батарейного  способа заключается в перемещении  с определенной скоростью бродящего  сусла и молодого пива в системе  соединенных между собой бродильных аппаратов для дображивания в непрерывном притоке и оттоке пива из последнего аппарата. Необходимая концентрация дрожжей в бродящем сусле обеспечивается непрерывным поступлением дрожжей в головной аппарат системы из непрерывно действующего дрожжегенератора и дополнительным размножением дрожжей в аппаратах брожения. Способ непрерывного брожения и дображивания в герметичной системе предусматривает использование нестерильного сусла. Задавать дрожжи непосредственно из чана в чан не рекомендуется. Полезнее хорошо их промывать и перед следующей задачей оставлять на некоторое время под водой. Промывка дрожжей в ваннах с процеживанием через сита является трудоемкой операцией и пригодна только для небольших заводов.

Батарейный способ брожения и дображивания наиболее эффективен тем, что сокращается продолжительность этих процессов. Продолжительность главного брожения сокращается с 7 до 4 суток, а дображивания – с 21 до 10 суток, уменьшается удельная металлоемкость аппаратуры по сравнению с периодическим способом брожения в 1,3 раза. Однако увеличивается коэффициент использования производственной площади в 1,4 раза и невозможно проследить за отдельными стадиями брожения и дображивания.

Известен ряд способов полунепрерывного брожения. Интерес представляет доливной-перелевной способ брожения, состоящий в том, что охлаждённое сусло поступает в закрытый бродильный аппарат с мешалкой, в который добавляют 1л дрожжей на 1гл среды. После появления завитков, соединяют первый аппарат со вторым и перепускают содержимое пополам. Затем оба аппарата заполняют свежим суслом и аэрируют. Через 24ч второй аппарат соединяют с третьим и также перепускают содержимое пополам, доливают их свежим суслом, аэрируют, разбраживают их так до конца батареи.

При использовании этого  способа сокращается продолжительность  брожения, дрожжи более полно сбраживают сусло, но он требует большого внимания и наблюдений, повышенного контроля и строгое соблюдение режимов брожения.

Для ускорения производства пива наиболее рациональным является брожение и дображивание пива в одном аппарате цилиндро – конической формы. Внедрение таких аппаратов происходит быстрыми темпами.

Прежде ЦКТ конструировались с произвольными размерами –  до 40 м в высоту и свыше 10 м в  диаметре. Сегодня к их размерам походят осторожно. На основе практических и экспериментальных данных был  сделан вывод о т м, что в случае охлаждения через рубашки лучше не выходить за рамки определенных габаритных размеров.

Исследования показали, что  на состав побочных продуктов брожения влияет высота сусла. Высота сусла в  ЦКТ не должна превышать 20 м, Однако существует довольно много ЦКТ с  уровнем сусла от 23 до 27 м. В настоящее время вместимость аппарата колеблется от 50 (высота 8м) до 1000м³ (высота 26м). При большой высоте столба сбраживаемого сусла в ЦКТ наблюдается сильная конвекция, способствуя его большему перемешиванию. Компактное осаждение дрожжей достигается охлаждением конусной части аппарата. При интенсивной аэрации сусла главное брожение при 13-14⁰С заканчивается за 7 суток, а дображивание – за 5-7 суток. Аппарат имеет, как правило, 4 охлаждающие рубашки – 3 на цилиндрической части и одну – на конической. В ЦКБА возможны также и другие системы охлаждения. ЦКТ размещают как вне помещения, так и внутри.