Технология производства безалкогольного пива

 
Содержание

 

Введение

 

На сегодняшний день в России складывается ситуация, при  которой основную долю рынка пива занимают производители-гиганты. В то же время в стране сложился благополучный климат для развития малого бизнеса. Все больше и больше людей хотят организовать свое небольшое пивоваренное предприятие.

Рынок пива России представлен  обширным ассортиментом, основную часть  которого составляют пять основных марок: светлое, темное, красное, белое и крепкое. Около 90% отечественного пивного рынка занимают светлые сорта, на которые приходится основной объем продаж, а остальные 10% разделяют между собой другие сорта, преимущественно темные.

Совокупный пивной рынок  в последние годы показывает устойчивый рост. За 2004 год объём потребления  увеличился на 12% и составил 830 млн. дал. Россияне всё больше отдают предпочтение пенному напитку, выпивая в год порядка 51 л на душу населения. Этот показатель вырос с 1995 года более чем в три раза, и достиг к 2010 году 80 л. Не вызывает сомнения то, что с насыщением рынка традиционным европейским пивом потребители переключат свое внимание на уникальные, «штучные» сорта. Заметим также, что, по результатам опросов, покупатели всегда считают местное, производимое у них пиво самым лучшим [1].

Так как количество мини-пивоварен увеличивается с каждым годом, то соответственно возрастает и конкуренция между ними. Чтобы оставаться на рынке необходимо снижать издержки производства, а также привлекать потребителей новыми уникальными сортами пива.

 

Цель курсового проекта –  разработка технологической схемы производства безалкогольного пива.

Задачи курсового проекта:

- разработать технологическую схему производства пива;

- дать характеристику продукта, сырья и материалов;

 сделать краткое описание технологической схемы и производственного контроля.

- провести продуктовый расчет производства.

- сделать подбор и описание основных аппаратов;

- провести патентный поиск по данной теме .

 

1. Литературный обзор

1.1. Химический состав и строение

 

Для приготовления пива требуется  четыре вида сырья: ячмень, хмель, вода и дрожжи. Качество этого сырья оказывает огромное влияние на качество изготовляемой продукции. Знание свойств сырья, его влияния на способ приготовления и на конечную продукцию является основой для подготовки и переработки сырья. Благодаря знаниям свойств сырья можно сознательно управлять технологическим процессом.

Основное сырье для приготовления  пива – ячмень. Его применение основано на том, что в нем содержится много крахмала и что даже после обмолота и переработки в солод в ячмене содержатся оболочки зерна (мякинные оболочки), которые способны формировать фильтрующий слой, необходимый в последующем процессе производства. Перед использованием для варки пива ячмень должен быть переработан в солод.

Зачастую используются также несоложеные зерновые – кукуруза, рис, сорго, ячмень, пшеница [1,2].

Хмель придает пиву горьковатый вкус и влияет на его аромат. От качества хмеля существенно зависит качество пива.

В процентном отношении наибольший объем среди всех видов сырья  занимает вода, которая, участвуя во многих процессах приготовления пива, влияет на его характер и качество. Кроме того, вода непосредственно участвует во многих процессах солодоращения и пивоварения.

Спиртное брожение при приготовлении  пива вызывается жизнедеятельностью дрожжей, которые в силу этого необходимы. Одновременно дрожжи оказывают влияние на качество пива через побочные продукты брожения [3].

а) Ячмень. В ячмене содержится необходимый для приготовления пива крахмал, который позднее, в варочном цехе, превращается в сбраживаемый экстракт. Путем правильного возделывания необходимо получать соответствующие сорта ячменя, дающие солода, богатые экстрактом.

Различают несколько групп ячменя и большое количество его сортов, которые по-разному влияют на приготовление солода и пива

Ячмени бывают озимые, высеваемые обычно в середине сентября, и яровые, высеваемые в марте-апреле. Все пивоваренные ячмени подразделяются на две группы. В каждой группе имеются свои сорта, которые можно разделить по расположению зерен на оси колоса в два или несколько рядов.

У многорядного ячменя на каждой ступеньке оси находятся по три цветка, которые после оплодотворения образуют по одному зерну.

У двухрядного ячменя на каждой ступеньке оси образуется только одно зерно, так как имеется только один плодотворный цветок.

Группы ячменя (яровой, озимый двухрядный многорядный) отличаются друг от друга многими показателями, представляющими для нас особый интерес, а именно:

Урожайность у озимого ячменя составляет в среднем 60 ц с гектара, и таким образом она существенно выше, чему ярового (в среднем 40 ц с гектара), что связано с более коротким вегетативным периодом ярового ячменя. По этой причине во многих странах возделывают больше озимого ячменя, чем ярового.

Таким образом, используются следующие группы пивоваренного ячменя:

- двухрядные яровые;

- двухрядные озимые;

- шестирядные озимые;

- шестирядные яровые.

 

Вышеуказанные группы разделяют на большое количество сортов, четко  различаемые по ряду свойств. В странах, подписавших Европейскую пивоваренную конвенцию, допускается испсльзование около 300 яровых, 100 – двухрядных и 100 – шестирядных озимых сортов. Одно это свидетельствует об огромном разнообразии ячменя.

Чтобы получить хороший однородный солод, необходимо наличие односортности всех зерен в данной партии. Это требует чистосортного возделывания ячменя на возможно больших площадях. Только так можно полностью использовать преимущества возделывания чистых сортов [4,5].

При выведении новых сортов обращают большое внимание на следующие показатели:

- устойчивость к болезням и вредителям;

- устойчивость к полеганию;

- высокая восприимчивость к питательным веществам;

- хорошие форма и расположение зерен; высокая способность к водопоглощению и низкая водочувствительность;

- низкое содержание белка;

- высокая способность к прорастанию к мо менту солодоращения;

- высокая растворимость;

- высокий выход экстракта при солодоращении.

Строение ячменного зерна. По строению ячменного зерна можно делать выводы о его ценности и о путях его переработки При этом следует различать наружное и внутреннее строение.

Наружное строение. На рис. 1.1 показаны а) спинная сторона зерна со спинной или покровной оболочкой (7), которая у культурных ячменей продолжается на колосе длинной остью, отбиваемой при обмолоте.

 

Рис 1.1 – Ячменное зерно

1 – основание, 2– кончик, 3– брюшная бороздка, 4 – базальная щетинка, 5 – морщинистость, 6 – брюшная мякинная оболочка, 7– спинная мякинная оболочка

По морщинистости (5) спинной мякинной оболочки определяется ее тонкопленочность, которая, в свою очередь, позволяет оценивать ячмень по крахмалистости. На брюшной стороне (б) находится брюшная или передняя мякинная оболочка. В брюшной бороздке (3) зерна находится базальная щетинка (4), остаток несплодотворенного цветка, которая позволяет судить о сорте ячменя.

Применяемые в пивоваренной промышленности сорта ячменя всегда являются пленчатыми, то есть у них брюшная и спинная оболочки настолько плотно срослись с семенной и плодовой оболочками зерна, что остаются на зерне и при обмолоте. В противоположность этому, при обмолоте пшеницы обе оболочки отделяются, так что остается оголенное зерно. Однако существуют и такие сорта ячменя, где оболочки отделяются (так называемые голозерные ячмени).

Внутреннее строение. Ячменное зерно (рис. 1.2) делится на три основные части: зародышевую, мучнистое тело и оболочки.

Зародышевая часть состоит из эмбрио (1) с вегетационными почками для зародыша листа (2) и зародыша корня (3).

От эндосперма зародыш отделен  тонким слоем ткани – щитком (4) и слоем эпителия (5), то есть слоем клеток вертикальной формы с очень тонкими стенками.

Эндосперм (мучнистое тело) (6) состоит  из стабильных клеток, в которых  находятся зерна крахмала. Стенки клеток представляют собой густое переплетение целлюлозы и высокомолекулярных белков.

 

Рис. 1.2 – Ячменное зерно (продольный разрез):

1 – зародыш стебля, 2– зародыш листа, 3 – зародыш корня, 4 – щиток, 5 – слой эпителия, 6 – эндосперм, 7 – пустые израсходованные клетки, 8 – алейроновый слой, 9 – оболочка семени, 10– оболочка зерна, 11 – мякинная оболочка

Все стенки, окружающие крахмальные  клетки, очень стабильны. Их толщина является признаком, сильно зависящим от сорта ячменя и условий его произрастания. У пивоваренных сортов ячменя стенки клеток обычно тоньше, чем у кормовых сортов. Толщина стенок клеток – важный фактор для солодо-ращения, так как толстые стенки дольше противостоят растворению. Они препятствуют обмену веществ и защищают содержимое клеток – при необходимости даже более ста лет! Стабильность этих клеток придает ячменному зерну жесткость, которую при необходимости можно преодолеть только значительным механическим воздействием [4].

Мучнистое тело окружено слоем богатых  белком клеток – алейроновым слоем. При солодоращении он является важнейшим «исходным пунктом» ферментообразования. В стабильном белке этого слоя присутствуют и другие вещества – жиры, дубильные и красящие вещества.

Оболочки зерна состоят из семи различных слоев, которые принято  объединять в три основных. Внутренняя оболочка снаружи алейронового слоя называется семенной оболочкой. Она окружает все зерно и пропускает только чистую воду, задерживая растворенные в ней соли, что обусловливается ее полунепроницаемостъю.

Оболочки состоят в основном из целлюлозы и гемицеллюлоз; в них содержится небольшое количество веществ, которые могут неблагоприятно влиять на качество пива – это прежде всего дубильные, горькие вещества и кремниевая кислота.

Состав и свойства отдельных  частей ячменя. Влажность ячменя составляет в среднем 14-15 % и может колебаться от 12 % при сухой до свыше 20 % при очень влажной уборке. Влажный ячмень плохо хранится и обладает низкой прорастаемостью, в связи с чем требуется его сушка Дня лучшей сохранности ячмень должен обладать влажностью ниже 15 %. Остальная часть зерна называется сухим веществом (СВ) и имеет обычно следующий химический состав (таблица 1.1). [22,25]

Таблица 1.1 – Химический состав ячменя

Наименование сырья	Содержание, %
общие углеводы	70,0-85,0
белок	10,5-11,5
минеральные вещества	2,0-4,0
жиры	1,2-2,0
прочие вещества	1,0-2,0

 

б) Хмель – это многолетнее двудомное вьющееся растение из группы крапивоцветных и семейства коноплёвых растений. В пивоварении применяют соцветия женских растении; они содержат горькие смолы и эфирные масла, придающие пиву горечь и ароматические свойства [5].

Выращивают хмель в особых областях возделывания, имеющих для этого подходящие условия. После уборки хмеля, чтобы избежать снижения его ценности, осуществляют его сушку и переработку.

Основными странами, где возделывают хмель, являются Германия и США, за ними следуют Чехия и, в последнее время, Китай.

Сбор хмеля проводят в период его технической зрелости, как правило, в конце августа, и он должен быть завершен в течение 14 дней. Сбор хмеля заключается в освобождении стебля от поддерживающей его проволоки и отделении хмелевых шишек (женских соцветий) с короткими цветоножками. В настоящее время уборка хмеля осуществляется исключительно хмелеуборочными машинами.

Влажность свежеубранного хмеля 75-80 %, поэтому в таком виде он храниться не может и должен быть немедленно высушен. Сушка осуществляется на ленточных сушилках, а на небольших предприятиях – на решетках партиями. На решетках хмель высушивают до влажности 10-12 % в щадящем режиме при температуре максимум 50° С.

Затем хмель упаковывают, то есть прессуют в тюки или в более крупные  виды упаковки для хранения. В таком виде хмель не может храниться долго без потери качества.

Состав и свойства компонентов хмеля (таблица 1.2) [11,24].

Состав хмеля оказывает решающее качество производимого из него пива.

Таблица 1.2 – Химический состав хмеля

Наименование сырья	Содержание, %
горькие вещества	18,5
эфирные масла	0,5
дубильные вещества	3,5
белок	20,0
минеральные вещества	8,0