Привет студент

Курсовой проект

Технология безалкогольного пива

Аннотация

Пояснительная записка содержит  40 страниц, в том числе 4 источника, 2 приложения. Графическая часть выполнена на 4 листах формата А1.

В данном проекте рассмотрена технология производства безалкогольного пива. Суточная производительность безалкогольных напитков 1000 дал.

 

Содержание

 

Аннотация……………………………………………………………………… 2

Введение………………………………………………………………………..4

1 Характеристика продукта………………………………………………….5

2 Сырье используемое при производстве витаминизированных напитков9

3 Принципиально – технологическая схема производства…………………15

4 Продуктовый расчет……………………………………………………….23

5 Подбор и расчет оборудования……………………………………………28

6 Описание машинно – аппаратурной схемы производства…………….36

Заключение……………………………………………………………………38

Список использованных источников……………………………………….39

Приложение А Спецификация ………………………………………………40

Приложение Б Экспликация помещения…………………………………….42

 
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 .

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 Характеристика продукта

 

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 .

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 .

  

1.2 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 .

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.

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).

  

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

 

1.3 Хмель

 

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 .

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).

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

 

Остальное – это целлюлоза и другие вещества, не имеющие особого значения для производства пива.

Горькие вещества являются наиболее ценными и характерными компонентами хмеля. Они придают пиву горьковатый вкус, улучшают его стабильность и повышают (благодаря своим антисептическим свойствам) биологическую стойкость пива.

 

1.4 Вода

 

 В производстве пива наибольшей по своей массе составной частью сырья является вода, причем только часть воды идет непосредственно в пиво; другая часть расходуется на мойку, ополаскивание и т. п. Получение и подготовка воды в пивоварении имеет особое значение, так как качество воды существенно влияет на качество производимого пива.

Потребление воды для производства пива колеблется от 3 до 10 гл воды на 1 гл товарного пива, то есть, в среднем, 5-6 г л воды/ гл пива.

Требования к воде. Полученная из различных источников с помощью соответствующих устройств вода не всегда удовлетворяет требованиям по качеству. Чтобы соответствовать всем этим требованиям, она должна, как минимум, исследоваться на наличие определенных показателей .

Прежде всего, вода для пивоварения должна обладать качествами питьевой воды в соответствии с действующими нормативами по питьевой воде, то есть удовлетворять всем органолептическим, физико-химическим, микробиологическим и химическим требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Кроме того, она должна соответствовать ряду специфических для пивоваренной промышленности технологических требований, соблюдение которых оказывает положительное влияние на процесс производства пива.

Требования к питьевой воде. Вода должна быть бесцветной, прозрачной и без запаха.

Высокие требования предъявляются и к микробиологическим свойствам воды. После соприкосновения с землей загрязняется любая вода. Число бактерий при этом изменяется в зависимости от степени загрязнения. По мере проникновения в подземные слои во все возрастающей степени осуществляется фильтрация и происходит – в общем случае – улучшение биологических свойств воды. Так как питьевая вода является важнейшим средством поддержания жизни, ее чистоте следует уделять максимальное внимание.

Вода почти всегда содержит хотя бы несколько микроорганизмов, о которых без проведения трудоемких исследований нельзя судить, насколько они болезнетворны или безвредны.

Болезнетворные (патогенные) организмы могут происходить только от человека или животных – носителей возбудителей заболеваний. В толстом кишечнике человека и животных в большом количестве присутствуют безвредные, легко определяемые бактерии – кишечная палочка, служащие показателем возможности наличия в воде болезнетворных микроорганизмов.

В воде всегда растворены соли, причем, поскольку степень разбавления очень велика, они содержатся в воде не в виде солей, а почти полностью диссоциированы на ионы. Поэтому правильнее говорить о растворенных ионах .

Зачастую качество воды нуждается в улучшении. При этом следует определиться с тем, что именно требует улучшения или изменения – цель определяет способ водоподготовки. К примеру, при использовании воды в качестве питающей для паровых котлов совершенно не важно, содержит ли вода микроорганизмы, тогда как количество растворенных в ней солей, наоборот, имеет решающее значение. С водой для мойки все обстоит как раз наоборот.

В связи с этим различают следующие способы водоподготовки:

 - для удаления взвешенных веществ;

 - для удаления растворенных в воде веществ;

 - для уменьшения остаточной щелочности воды при производстве пива;

 - для удаления микроорганизмов;

 - для удаления растворенных в воде газов.

 

1.5 Дрожжи

 

Дрожжи являются одноклеточными микроорганизмами, которые могут получать свою энергию: а в присутствии кислорода (аэробно) путем

дыхания и в отсутствие кислорода (анаэробно) путем брожения.

Сахара сусла при производстве пива сбраживаются дрожжами в спирт.         Так как дрожжи не только осуществляют спиртовое брожение, но своим обменом веществ оказывают и большое влияние на вкус и характер пива, то знание компонентов дрожжей, их метаболизма и размножения имеет большое значение. Различные виды и расы культурных дрожжей имеют ряд отличительных признаков.

Дрожжи применяют в пивоварении в виде густой массы, состоящей из миллиардов дрожжевых клеток, существующих независимо друг от друга. Эти клетки имеют форму от овальной до круглой, длину – от 8 до 10 мкм и ширину – от 5 до 7 мкм.

Дрожжевая клетка состоит примерно на 75 % из воды. Сухое вещество имеет состав, изменяющийся в определенных пределах (таблица 1.3).

 

Таблица 1.3 – Химический состав дрожжей

Наименование сырья	Содержание, %
Белковые вещества	40 – 60
Углеводы	25 – 35
Жиры (липиды)	25 – 35
Минеральные вещества	20 – 35

  

Характеристика пивоваренных дрожжей. Среди дрожжей вида, применяемых преимущественно в пивоварении как культурные дрожжи, различают многочисленные штаммы. В пивоваренной практике эти штаммы делят на две большие группы – дрожжи верхового и низового брожения. Между ними существуют морфологические, физиологические и технологические различия .

Название штаммов дрожжей верхового или низового брожения происходит от характерной картины их поведения при брожении. Верховые дрожжи в процессе брожения в основном поднимаются на поверхность, тогда как низовые по окончании брожения опускаются на дно.

Верховые дрожжи также опускаются на дно по окончании брожения, но значительно позже низовых. К моменту сбора дрожжей в конце главного брожения они еще находятся наверху и продолжают размножаться (если используются открытые чаны).

Другим существенным признаком низовых дрожжей является особенность хлопьеобразования, и по этому признаку низовые пивные дрожжи разделяют на пылевидные и хлопьевидные. У пылевидных дрожжей клетки тонко распределены в бродящем сусле и медленно опускаются на дно лишь в конце брожения Клетки хлопьевидных дрожжей через некоторое время собираются в большие хлопья и затем быстро оседают. Способность дрожжей образовывать хлопья обусловлена генетически и передается по наследству. Верховые дрожжи хлопья не образуют.

Способность штаммов дрожжей образовывать хлопья имеет большое практическое значение. Хлопьевидные дрожжи дают пиво лучше осветленное, но с более низкой степенью сбраживания, чем пылевидные и верховые дрожжи, тогда как верховые пылевидные дрожжи дают не такое прозрачное пиво, но с повышенной степенью сбраживания.

Верховые и низовые дрожжи различаются также по применяемым температурам брожения. Низовыми дрожжами сбраживают сусло при температурах от 4 до 12 °С, а с верховыми штаммами дрожжей работают при температурах от 14 до 25 °С. Температуры брожения устанавливает пивовар .

 

1.6 Деалкоголизация пива

 

За рубежом – в США, Германии, Чехии, Словакии, Болгарии и других странах все большее распространение получает пиво, содержащее небольшое количество алкоголя. Такое пиво можно получить; различными путями: вести технологический процесс так, чтобы не накапливалось большое количество спирта (искусственная остановка брожения на разных стадиях, использование специальных микроорганизмов для сбраживания сусла, использование сусла с низкой массовой долей сухих веществ); удалять спирт из пива (вакуум-дистилляцией, обратным осмосом, диализом, выпариванием и т.д.); разбавлять готовое пиво сахарным сиропом, суслом или водой; получать, пиво разведением в воде специального порошка .

Обычно принято слабоалкогольным пивом называть то, которое содержит до 1,5 % спирта (в некоторых странах 1,5 – 2,5 %), а безалкогольным – до 0,05 %.       В нашей стране выпускается слабоалкогольное пиво, например, Столовое, с массовой долей сухих веществ в начальном сусле 8 %, алкоголя 1,5 %.

Выпуск такого пива дал возможность его употребления некоторыми категориями населения, которым противопоказан прием массовых сортов пива.

Технологическими приемами можно приготовить сусло с низким содержанием сбраживаемых углеводов, для чего при затирании часть солода заменяют карамельным солодом, имеющим низкую ферментативную активность. В результате брожения такого сусла накапливается не более 0,5 % спирта.

В мембранных методах разделения пиво прокачивается через очень тонкую мембрану из хлопковой целлюлозы или ацетилцеллюлозы и при этом удаляется спирт. В различных мембранных методах используются различные физические эффекты.

Осмос - это известное физическое явление. Все процессы в живой природе, в том числе и в дрожжевых клетках, регулируются осмотически.

Вода и спирт проходят сквозь мембрану, против естественного осмотического давления. Напротив, все крупные молекулы – молекулы вкусовых и ароматических веществ – остаются в пиве. Поскольку вода непрерывно уходит, необходимо постоянно добавлять новую воду, которая должна быть обессоленной и деаэрированной. Благодаря добавлению воды содержание спирта неизменно уменьшается. Поскольку создание избыточного давления посредством насоса приводит к увеличению температуры жидкости, установка должна иметь охлаждение, чтобы температура пива не превысила 15 °С.

В этом способе мембрана расположена тангенциально к направлению потока. Мембранная поверхность постоянно промывается благодаря возникающим касательным усилиям. Такое фильтрование называется тангенциально-поточным фильтрованием.

Ушедшая сквозь мембрану водно-спиртовая смесь называется пермеатом. Концентрация спирта в ней достигает 1,5-1,8 %. Низкое содержание спирта не оправдывает его концентрирование, поэтому пермеат применяют, например, для выщелачивания пивной дробины.

Диализ. При диализе используются мембраны в виде полых волокон с очень малой толщиной стенок. Полые волокна имеют диаметр, равный долям миллиметра (50-200 мкм), и обладают микропорами. В одном модуле расположено много тысяч таких связанных друг с другом в пучок и уплотненных с двух сторон тончайших мембран. Пиво равномерно продавливается сквозь них, в то время как диализат (или вода) обтекает полые волокна в обратном направлении. Через микропоры мембран происходит массообменн (толщина стенок от 10 до 25 мкм).

При диализе все растворенные вещества, находящиеся по обе стороны мембраны, пытаются достигнуть равновесного состояния по отношению друг к другу. Это означает, что спирт из пива будет переходить в диализат до тех пор, пока с обеих сторон не будет достигнута одинаковая концентрация спирта. Если этанол из диализата удаляют, спирт будет диффундировать с одной стороны мембраны на другую до бесконечности, пытаясь восстановить равновесие. При проведении процесса в противотоке спирт исчезает из пива очень быстро.

По сравнению с обратным осмосом данный способ требует значительно больших затрат, однако пиво подвергается более щадящей обработке, поскольку удаление спирта происходит при низкой температуре. При диализе пиво нагревается всего лишь с 1 до 6 °С. Пиво подается в систему под низким избыточным давлением – около 0,5 бар, которого, однако, достаточно, чтобы произошел массообмен.

Термические способы удаления спирта. При использовании термических способов спирт удаляется из пива при нагреве. При давлении 1 бар вода имеет температуру кипения 100 °С, а спирт – 78,3 °С. Конечно, испарение воды медленно начинается не при 100 °С, а уже при более низких температурах, но и спирт начинает испаряться при температурах ниже 73 °С, поэтому таким способом можно осуществить разделение воды и этанола. Однако испарение при атмосферном давлении приводит к ухудшению вкуса пива, поскольку в данном случае температуры все же велики .

Известно, что температура испарения (= температура кипения) зависит от давления если мы понижаем давление, спирт может испаряться при значительно более низких температурах. Поэтому все термические способы удаления спирта осуществляются в щадящем режиме, под вакуумом, в разряженном пространстве при абсолютном давлении от 0,04 до 0,2 бар, благодаря чему достигаются температуры испарения между 30 °С и 55 °С.

Во всех методах термического удаления спирта используются вакуумно-перегонные аппараты с различными конструктивными особенностями теплопередачи. Для вакуумной перегонки используются:

 - выпарные аппараты с нисходящим потоком жидкости;

 - многоступенчатые перегонные колонны;

 - трехступенчатые пластинчатые испарители;

 - центробежные испарители.

Подавление образования спирта. Другая возможность приготовления безалкогольного пива состоит в том, чтобы не проводить спиртового брожения вообще или прерывать его тогда, когда концентрация спирта еще низка.

Проблема и том, что вкус сусла не изменяется в строну вкуса пива. Образуется смесь сусла и пива со сладковато-бумажным привкусом.

К способам, основанным на прерывании брожения, относятся:

 - сбраживание специальными дрожжами;

 - метод контакта дрожжей с суслом при низких температурах;

 - прерывание брожения при концентрации спирта ниже 0,5 %;

 - применение иммобилизированных дрожжей.

Самая простая возможность состоит в том, чтобы использовать для брожения не обычные дрожжи, а штамм Saccharomycodes ludwigii, который может сбраживать фруктозу и глюкозу, но не в состоянии расщеплять и потреблять мальтозу. Концентрация спирта не возрастает выше 0,5 % об. Такое пиво содержит много сахаров и имеет сладкий вкус.

Прерывание брожения при концентрации спирта 0,5 % об. Такое пиво зачастую варится с начальной экстрактивностью 9-11 % при пониженной норме внесения хмеля и сбраживается до содержания спирта 0,5 % об. (видимая степень сбраживания около 10  %). Общую низкую степень сбраживания можно достигнуть путем применения:

 - метода затирания со скачкообразным нагреванием затора;

 - добавлением к затору пивной дробины в качестве вкусового компонента.

 

2 Сырьё используемое при производстве  

 

2.1 Солод ячменный

 

 Солод ячменный (ГОСТ 29294 – 92) по органолептическим и физико-химическим показателям должен соответствовать требованиям, приведенным в таблицах 2.1 и 2.2 соответственно.

 

Таблица 2.1 – Органолептические показатели солода

Наименование показателя	Характеристика
Внешний вид	Однородная зерновая масса, не содержащая плесневелых зерен и зерновых вредителей
Цвет	От светло-желтого до желтого. Не допускаются тона зеленоватые и темные, обусловленные плесенью.
Запах	Солодовый, не допускается кислый запах и плесневелый.
Вкус	Солодовый, сладковатый, без постороннего вкуса.

 

Таблица 2.2 – Физико-химические показатели солода

Наименование показателя	Норма для типов солода
	светлого			темного
	Высокого качества	I класса	II класса
Проход через сито (2,2х20) мм, %, не более	3,0	5,0	8,0	8,0
Массовая доля сорной примеси, %, не более	Не доп.	0,3	0,5	0,3
Массовая доля влаги, %, не более	4,5	5,0	6,0	5,0

 

2.2 Хмель

 

Хмель (ГОСТ 21947 – 76) по органолептическим и физико-химическим показателям должен соответствовать требованиям, приведенным в таблице 2.3.

 

Таблица 2.3 – Показатели хмеля

Наименование показателя	Характеристика
Цвет	Желтовато-зеленый, зеленовато-желтый, желтый с коричневыми пятнами, бурый. Шишки могут быть с покрасневшими кончиками лепестков.
Влажность, %	13,0
Массовая доля альфа-кислот, в пересчете на абсолютно сухое вещество, %	3,5
Массовая доля хмелевых примесей, % не более	10,0
Массовая доля золы, в пересчете на абсолютно сухое вещество, %, не более	14,0
Массовая доля семян, %, не более	4,0

 

3 Описание принципиально-технологической схемы

 

Технологический процесс производства пива состоит из следующих основных операций: приема, хранения, очистки и дробления солода, приготовления пивного сусла, приготовления чистой культуры дрожжей, сбраживания пивного сусла, осветления и розлива пива в бутылки, бочки, автотермоцистерны .

Приготовление пивного сусла. Свежеприготовленный сухой солод, очищенный от ростков, подают в приемный бункер 1, откуда норией 2 поднимают на весы 4, взвешивают и шнеком 5 распределяют по силосам 6, где выдерживают его не менее 4 – 5 нед. При этом влажность солода от 3 – 4 % повышается до 5-6 %. Отлежавшийся солод из силосов пневматическим транспортером направляют на дальнейшую переработку. Под действием вакуум-насоса 7 в разгрузителе 8 и трубопроводах создается разрежение. Атмосферный воздух засасывается через воронки 3, увлекая с собой солод, и поднимает его в разгрузитель 8. Из разгрузителя через шлюзовой затвор солод поступает в полировочную машину 9, где очищается от пыли, других примесей и норией 2 подается через магнитный сепаратор 10 на автоматические весы 4. Для ускорения процесса экстрагирования компонентов зерна солод после взвешивания измельчают в вальцовой дробилке 11 и накапливают в бункере 12.

Дробленый солод смешивают с горячей водой температурой около 54 °С в заторном аппарате 13.1. После тщательного перемешивания (затирания) часть затора (смесь солода с водой) насосом 14 перекачивают в другой заторный аппарат 136, где нагревают до температуры 68-70 °С. При таком режиме происходит осахаривание - ферментативный гидролиз крахмала с образованием растворимых, не окрашиваемых иодом сахаров и декстринов. Большая часть нерастворимых веществ под действием ферментов становятся растворимыми. Затем затор доводят до кипения и после кратковременного кипячения (для разваривания крупных частиц солода - крупки) затор (первую отварку) насосом 14 возвращают в аппарат 13.1. При смешивании кипяченой части затора с затором, оставшимся в аппарате 13.1, температура всей массы устанавливается примерно 70 °С, что необходимо для его осахаривания.

По окончании осахаривания часть затора снова перекачивают насосом 14 в котел 136 (вторая отварка) для нагревания до кипения и разваривания крупки. Вторую отварку возвращают в аппарат 13.1, где после смешивания обеих частей затора температура повышается до 75 – 78 °С. После этого всю массу из аппарата 13а насосом 14 перекачивают в один из фильтрационных аппаратов 24, где отделяют сусло от дробины.

Сусло - водный раствор экстрактивных веществ, получаемых при затирании солода.

Мутное сусло, получаемое в начале цикла фильтрования, насосом 21 возвращают обратно в фильтрационный аппарат 24. Прозрачное сусло (первое сусло), проходя через фильтрационную батарею или через регулятор давления 22, стекает в один из сусло-варочных аппаратов 19.

Промытую солодовую дробину (гущу, оставшуюся после фильтрования затора и промывания его горячей водой) из фильтрационного аппарата насосом 29 перекачивают в бункер для продажи на корм скоту. Промывная вода, содержащая небольшое количество экстрактивных веществ, стекает в сборник 23, откуда насосом 14 перекачивается в аппарат 13.1 для приготовления следующего затора.

В сусловарочном аппарате 19 сусло кипятят с хмелем. При кипячении в сусло переходят горькие и ароматические вещества хмеля, выпаривается некоторое количество воды, происходит частичная денатурация белков и стерилизация сусла. Горячее сусло спускают в хмелеотделитель 16, где задерживаются вываренные хмелевые лепестки, а сусло насосом 15 перекачивается в сборник горячего сусла 17.

Этот способ приготовления горячего сусла не является единственным, но он получил наибольшее раепространение.

Из сборника 17 горячее сусло стекает в центробежный сепаратор 18, в котором очищается от взвешенных частиц белка. После сепаратора сусло пропускается через пластинчатый теплообменник 20 (где охлаждается до 5-6 °С) в сборник 25, откуда его перекачивают в бродильные аппараты. Осветленное и охлажденное сусло со стандартной концентрацией экстрактивных веществ называется «начальным суслом».

Сбраживание пивного сусла и фасование пива. Для обеспечения чистоты брожения семенные дрожжи периодически заменяют дрожжами чистой культуры, получаемыми из одной клетки в стерильных условиях. Для размножения дрожжей чистой культуры охмеленное сусло после осветления его в сепараторе 18 стерилизуют в аппарате 26 и перекачивают в бродильные аппараты 27 и 28, в которые вводят чистую культуру дрожжей (из лаборатории). Дальнейшее размножение дрожжей происходит в аппарате 30.

Охлажденное (начальное) сусло заливают в закрытые бродильные аппараты 31 и 32, сюда же добавляют дрожжи из аппарата 30 для разбраживания. По окончании главного брожения, протекающего в течение 6 – 8 суток, молодое пиво насосом 33 перекачивают в аппараты 34 и 35 для дображивания.

Дрожжи, остающиеся на дне бродильных аппаратов, посредством вакуума, создаваемого вакуум-насосом 36, направляются в сборник 37 для повторного использования или в сборник 38 для продажи. Из сборника 38 давлением сжатого диоксида углерода дрожжи перемещают в фильтр-пресс 39.

Отмывание дрожжей от остатков пива и охлаждение их производят водой, охлаждаемой в баке 40.

Дображивание молодого пива происходит в аппаратах для дображивания в течение 15-90 сут в зависимости от типа приготовляемого пива и принятой технологии. По окончании дображивания пиво под давлением диоксида углерода стекает из аппаратов 34 и 35 в смеситель 41, затем насосом 42 нагнетается в сепараторы 43.

В сепараторе пиво освобождается от взвешенных в нем дрожжей, других микроорганизмов и мелких частиц. Для придания готовому напитку полной прозрачности и блеска его после сепарирования фильтруют в фильтр-прессе 44.

Осветленное пиво охлаждается рассолом в пластинчатом теплообменнике 45, проходит мембранную установку 46, где освобождается от этилового спирта, насыщается диоксидом углерода в карбонизаторе 47 и сливается в сборники 48.

Отфильтрованное пиво из сборников 48под давлением СО₂ подают в отделение розлива.

Металлические или осмоленные деревянные бочки, а также кеги перед заполнением их пивом ополаскиваются внутри при помощи шприца, затем обмываются снаружи на полуавтомате, снова ополаскиваются внутри, а затем изобарическим аппаратом заполняются пивом, укупориваются вручную и направляются в экспедицию .

 

3.1 Фильтрование воды

 

 Для удаления взвешенных частиц воду фильтруют на песочных и угольно-песочных фильтрах. Керамические фильтры и фильтр-прессы используют в основном для биологической очистки.

Песочный фильтр представляет собой стальной цилиндрический сосуд, внутри которого укреплена решетка с отверстиями диаметром 1 мм. На решетку уложен слой мелкого гравия (5-7 см), слой крупного песка (5-10 см) и слой мелкого песка (около 40 см). песок предварительно тщательно отмывают от глины.

Воду подают в фильтр через распределительную головку, она проходит сверху вниз и через слой песка, фильтруется и отводится по патрубку. К патрубку прикреплен воздушник для удаления воздуха при заполнении фильтра водой. Для обеспечения притока воды под постоянным давлением волу на фильтр подают из водонапорного сборника.

Угольно-песочные фильтры используют для очистки воды с неприятным запахом, повышенным содержанием хлора и цветностью. Фильтрующие материалы представлены четырьмя слоями (в см): гравий 10, песок 35-40, активный уголь 15, гравий 10. Слои один от другого коррозионностойкими сетками.

Угольные колонки применяют с той же целью для очистки воды.

 

3.2 Умягчение воды ионообменным способом

 

 При этом способе для умягчения воды используют высокоэффективные синтетические ионообменные смолы, которые представляют собой высокополимерные, нерастворимые в воде органические вещества – гранулы полимерной смолы размером 0,5-2 мм, обладающие способностью поглощать из раствора ионы растворенных веществ и отдавать в раствор эквивалентное количество своих ионов. Они состоят из трехмерной пространственной сетки (матрицы), содержащей ионогенные группы. В воде активные группы ионитов диссоциируют на неподвижные, связанные с матрицей ионы и подвижные противоионы.

В зависимости от знака ряда противоиона иониты подразделяются на катиониты, аниониты и амфолиты. В катионитах обменивающимся ионом является катион, в анионитах – анион, в амфолитах – ионы обоих знаков зарядов.

Катиониты применяются в основном для умягчения воды и удаления других катионитов, которые содержатся в небольших количествах, а анионитами удаляют из воды кислоты и кислотные остатки. Для умягчения воды используют H- и Na – катиониты, в которых катионы натрия и водорода обмениваются на катионы кальция и магния солей жесткости. При Н – катионировании происходят следующие реакции:

 

2[Kат]H + Ca(HCO₃)₂ = [Kат]₂Ca + 2CO₂ + 2H₂O;

2[Kат]H + CaCl₂ = [Kат]₂Ca + 2HCl;

2[Kат]H + СаSO₄ = [Kат]₂Ca + H₂SO₄;

 

Аналогично протекают реакции с солями магния. В результате Н - катионирования соли карбонатной жесткости разрушаются. При этом выделяется свободный диоксид углерода, а вместо солей некарбонатной жесткости образуются соответствующие анионам кислоты и повышается кислотность умягченной воды.

При умягчении Na – катионированием в воде будут накапливаться гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды натрия. Вследствие образования бикарбонатов натрия возрастает щелочность воды.

Качество ионитов, применяемых в пищевой промышленности, помимо отсутствия токсичности, определяется химической и термической стойкостью, механической прочностью. Высокой обменной емкостью, быстрым установлением сорбционного равновесия, способностью к достаточно полной регенерацию.

Катионитовый фильтр представляет собой цилиндрический сосуд с нижним и верхним сферическими днищами. Сосуд на 2/3 высоты заполнен катионитом. Внизу на бетонную подушку уложено дренажное устройство для отвода умягченной воды. Во избежание уноса мелких частиц катионита на дренажное устройство насыпан слой кварцевого песка (0,5-0,7 м) с размером зерен 1-2 мм. Вода на умягчение подается в фильтр сверху через устройство. При прохождении через слой катионита в воде протекает обмен реакции умягчения. после истощения Na – катионит регенерируют 5-10 %-ным раствором хлорида натрия, а Н – катионит – 1-5 % -ной серной или 5-6 %-ной соляной кислотами.

В безалкогольном производстве используют параллельное и последовательное Na – катионитовое и Н – катионитовое умягчение.

 

3.3 Обеззараживание воды

 

Сегодня одним из наиболее распространенных методов дезинфекции воды считается ультрафиолетовое обеззараживание воды. Основным применением УФ обеззараживания воды считается начальная стадия очистки воды от болезнетворных организмов. Так, к примеру, обеззараживание воды ультрафиолетом может быть применено в сочетании с обеззараживанием воды хлором и гипохлоритом, причем хлорирование обязательно производится после обработки  воды ультрафиолетом.

Столь широкое распространение ультрафиолетовое обеззараживание воды получило за счет своей безреагентной основы, так же как и фильтры умягчители воды, безреагентные умягчители воды, кабинетные умягчители воды. Это не только исключает попадание в воду побочных продуктов и реагентгов, но и никаким образом не сказывается на физико-химических свойствах обрабатываемой воды.

Ультрафиолет — это электромагнитное излучение с длиной волны от 10 до 400 нм. Ультрафиолетовые волны располагаются на границе видимости и рентгеновских лучей, причем само ультрафиолетовое излучение делится на три вида:
 ближний, средний, дальний.

Для УФ обеззараживания воды используется бактерицидное излучение, то есть средний ультрафиолет с длиной волн от 200 до 400 нм. Максимальная эффективность обеззараживания воды ультрафиолетом достигается при использовании волны, чья длина находится в достаточно узких рамках — от 250 до 270 нм. Фильтры УФ обеззараживания, как правило, используют волны с длиной около 260 нм, поэтому их эффективно использовать, как фильтры очистки воды для коттеджа.

Для УФ обеззараживания воды сегодня применяются волны довольно узкого диапазона — от 250 до 270 нм. В этих рамках бактерицидное воздействия ультрафиолета приобретает свое максимальное значение. Большая часть фильтров обеззараживания воды ультрафиолетом использует лампы низкого ртутного давления, которые производят излучение длиной в 260 нм, то есть оптимальную длину волны. При работе на этой длине волны происходит умягчение воды.
Ультрафиолетовое обеззараживание воды происходит при помощи способности УФ излучения проникать сквозь стенки клетки, добираясь до ее информационного центра — нуклеиновых кислот ДНК и РНК.В ДНК живой клетки хранится вся информация, которая контролирует процесс развития и нормального функционирования в клетке. Ультрафиолетовое обеззараживание воды заключается в поглощении лучей излучения нуклеиновыми кислотами. При поглощении излучения ДНК и РНК теряют способность делится, в следствии чего теряется способность клетки к размножению, так как именно в разделении нуклеиновых кислот заключается репродукция клетки.

Болезнетворные микроорганизмы способны нанести вред человеческому организму только в случае их размножения в организме, при обеззараживании воды ультрафиолетом эта способность утрачивается и, как следствие, любой негативный эффект микроорганизмов исключается.

Фильтры УФ обеззараживания воды.

Фильтры обеззараживания воды ультрафиолетом обладают достаточно простой конструкцией и представляют собой металлические трубки, в которых размещаются ультрафиолетовые лампы. Обязательным элементов фильтров УФ обеззараживания воды являются кварцевые чехлы, в которых располагаются лампы.

Принцип работы подобных фильтров достаточно прост: вода, проходя через корпус фильтра УФ обеззараживания воды, омывает кварцевый чехол и получает необходимую дозу ультрафиолетового облучения. Как становится ясно из устройства фильтра, кварцевый чехол является необходимой мерой для предотвращения попадания воды в корпус самой лампы.

Основным элементом фильтров ультрафиолетового обеззараживания воды является лампа — источник ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовое излучение образуется в процессе испарения в корпусе лампы того или иного металла. Наиболее распространенным материалом для ламп является ртуть, которая и используется для УФ обеззараживания воды. Разумеется, для уничтожения болезнетворных микроорганизмов необходимо контролировать длину излучаемых лампами волн. Основным фактором, определяющим длину волн, является давление, под которым в лампе находятся пары ртути.

Разделяют три типа ламп ультрафиолетового излучения: лампы высокого, среднего и низкого давления. Для обеззараживания воды ультрафиолетом могут быть использованы только для типа ламп: лампы среднего и низкого давления. Наибольшее распространение сегодня имеют лампы низкого давления, так как они производят излучение длиной около 260 нм, чего достаточно для полного обезвреживания микроорганизмов, и, к тому же, обладают большим сроком службы и при работе употребляют меньше энергии.

Условия эффективности УФ обеззараживания воды.

Как и любой другой метод, обеззараживание воды ультрафиолетом имеет целый ряд ограничений, которые способны существенно затруднить полноценную работу фильтра ультрафиолетового обеззараживания воды.

Первым и одним из самых важных факторов, влияющих на качество очистки, является необходимая доза УФ облучения. Доза необходимого для проведения обеззараживания воды ультрафиолета рассчитывается на основе интенсивности облучения и его продолжительности. По сути, доза УФ облучение — это произведение интенсивности на продолжительность. Доза необходимого для эффективного обеззараживания воды ультрафиолетом облучения рассчитывается с учетом характером находящихся в воде микроорганизмов. В зависимости от вида и типа болезнетворных организмов меняется их устойчивость к облучение, что приводит к простому выводы: чем выше устойчивость, тем дольше должно быть время воздействия. Конечно, для эффективного УФ обеззараживания достаточно было бы всего лишь увеличить интенсивность излучения, однако с учетом однотипности ультрафиолетовых ламп, излучающих волны определенной длины и интенсивности, с увеличением устойчивости организмов растет время нахождения воды в реакционной камере. Не меньшее значения при расчеты необходимой дозы имеет количество бактерий и микробов, находящихся в воде.

Также огромное значения для успешного функционирования фильтра УФ обеззараживания воды имеют ее свойства, в особенности состав и количество содержащихся в ней примесей. Существуют определенные нормативы содержания в воде железа, крупнодисперсных загрязнителей, а также цветности, при превышении которых дальнейшее обеззараживание воды ультрафиолетом становится если не бесполезным, то малоэффективным. Крупнодисперсные примеси и частицы железа действуют на манер щита для какой-то части бактерий и микробов, находящихся в воде, в следствии чего последние не получают необходимой дозы облучения и, тем самым, негативно сказываются на качестве УФ обеззараживания воды, поэтому сначала необходимо провести обезжелезивание воды.

Ультрафиолетовое обеззараживание считается одним из наиболее чистых методов очистки воды, так как ультрафиолет по своей сути представляет собой чистое, природное излучение, которое может каким-либо негативным образом сказаться на организме человека только при условии длительного действия на непосредственно на организм человека. Уф обеззараживание никаким образом не сказывается на физико-химических свойствах воды, что также исключает возможность косвенного влияний. 

 

3.4 Сатурация

 

Этот процесс основан на способности диоксида углерода образовывать при взаимодействии с водой насыщенный водный раствор. Растворение газа в жидкости называют абсорбцией газа. Абсорбция углерода протекает по уравнению

 

СО₂+Н₂О = Н₂CO₃

 

Часть газа диффундирует из жидкой фазы в газообразную, т.е. происходит процесс десорбции. Через некоторое время устанавливается равновесие между газом в растворе и газом над раствором. При равновесии в единицу времени растворяется столько газа, сколько его выделяется из раствора. Количественное определение газа между двумя фазами – жидкой и газообразной – находится в зависимости от давления и температуры. При давлении не выше 0,4-0,5 МПа растворимость диоксида углерода в воде подчиняется закону Генри, согласно которому концентрация растворенного газа пропорциональна парциальному давлению этого газа над раствором.

Если парциальное давление выше 0,5 МПа, растворимость диоксида углерода несколько ниже растворимости, устанавливаемой законом Генри.

Для насыщения воды диоксидом углерода используют сатурационные установки (сатураты).

В производстве безалкогольных напитков для насыщения воды диоксидом углерода применяют следующие способы: перемешивание воды с диоксидом углерожа; распыление воды до мельчайших частиц, смешивание ее в противотоке с диоксидом углерода, а затем дополнительное насыщение диоксидом углерода в процессе орошения тонких пленок воды в керамической насадке; перемешивание воды с диоксидом углерода, а также распыление ее до капель или тонких пленок и насыщение диоксидом углерода.

Сатурационные установки в зависимости о используемых способов насыщения воды или напитка диоксидом углерода подразделяют на смесительные, распылительные и комбинированные.

 

3.5 Розлив газированных безалкогольных напитков

 

Газированные напитки разливают по двум схемам:

Дозирование → заполнение бутылок газированной водой→  укупорка бутылок →  перемешивание содержимого бутылок → бракераж напитка → наклеивание этикеток;

Деаэрация воды → перемешивание деаэрированной воды → насыщение диоксидом углерода → заполнение бутылок готовым напитком → укупорка бутылок → бракераж напитка → наклеивание этикетов (синхронно-смесительный способ).

Затем бутылки с напитком укупоривают кронен-пробкой с корковой прокладкой или кровен-пробкой с прокладкой из полимерных материалов. Для получения однородной смеси тотчас после укупорки содержимое бутылок тщательно перемешивают. Указанную операцию выполняет автоматический смеситель. Далее бутылки с напитком бракеруются путем их просмотра на световом экране. При этом контролируют отсутствие посторонних включений, мути и опалесценции, а также полноту налива, чистоту внутренней и наружной поверхности бутылок. Затем наклеивают этикетку на коническую или цилиндрическую часть бутылки. На этикетке указывают дату розлива. Бутылки с напитка укладывают в ящики и направляют на склад готовой продукции. На заводах большой и средней мощности при производстве безалкогольных напитков применяют синхронно-смесительный способ, при котором в одних установках предварительно деаэрированную воду и сироп смешивают в определенных соотношениях, а затем насыщают смесь диоксидом углерода, в других – воду насыщают диоксидом углерода, после чего смешивают с сиропом.

При синхронно-смесительном способе достигают высокой степени насыщения напитков диоксидом углерода, стабильности их физико-химических показателей, а также исключают применение дозатора сиропа и перемешивающего автомата.

 

3.6 Хранение газированных безалкогольных напитков

 

Готовые безалкогольные напитки хранят на складе готовой продукции, в которой должно вмещаться не менее двухсуточной выработки предприятия. помещения склада должно быть сухим и хорошо вентилироваться. Температуру в помещении поддерживают в пределах от 0-12 ⁰С при хранении отечественных напитков и не выше 25 ⁰С для напитков Пепси-Кола и Фанта.

Газированные напитки транспортируют в ящики. При этом летом их необходимо предохранять от нагревания, а зимой – от охлаждения.

 

4 Продуктовый расчет

 

4.1 Расчет расхода сырья на 100 дал напитка с учетом потерь

 

Расход сырья на 100 дал готового напитка рассчи­тывается с учетом содержания сухих веществ в сырье, содержания сырья в готовом напитке, прироста сухих веществ за счет инверсии сахарозы и фактических по­терь сухих веществ (в %): безалкогольные газирован­ные напитки 4,35; сиропы товарные 2,8.

Приготовление купажного сиропа холодным спосо­бом. Расчет расхода сахарозаменителя (в кг в пересчете на сухое вещество) осуществляется по формуле

  

(4.1)

 

где  — содержание сухих веществ в 100 дал готового напитка по     рецептуре, вносимое с сахаром, кг;

                 р — фактические потери сухих веществ, % (р = 3,35).

 

Расход сахарозаменителя (в кг на 100 дал на­питка) определяется по формуле

 

(4.2)

 

где W— влажность сахарозаменителя, %.

 

Расход лимонной кислоты на производство 100 дал напитка состоит из количества кислоты, исполь­зуемой для инверсии сахарозы, и количества кислоты, вносимой в купажный сироп.

 

Расход лимонной кислоты на инверсию сахарозы (в кг)

 

(4.3)

 

где к — расход лимонной кислоты на инверсию 100 кг сахара  (k = 0,75 кг).

 

Расход лимонной кислоты (в кг) в пересчете на су­хое вещество

 

(4.4)

 

где В —содержание сухих веществ в лимонной кислоте, %.

 

Расчет лимонной кислоты с учетом потерь р

  

(4.5)

(4.6)

 

где  — расход лимонной кислоты на инверсию, кг.

 

Расход товарной лимонной кислоты, вносимой в ку­пажный сироп, без учета потерь (в кг)

 

(4.7)

 

где  — расход товарной лимонной кислоты по рецептуре, кг.

  

Расход лимонной кислоты, вносимой в купажный сироп, без учета потерь (в кг)

 

(4.8)

 

Расход лимонной кислоты, вносимой  в купажный сироп, с учетом потерь (в кг в пересчете на сухое веще­ство на производство 100 дал напитка)

 

(4.9)

  

(4.10)

 

где  — расход лимонной кислоты на производство 100 дал на­питка, вносимой в купажный сироп, с учетом потерь, кг.

 

Общий расход кислоты с учетом потерь составит: в пересчете на сухое вещество

(4.11)

 

в натуральной массе

 

(4.12)

 

Расход настоя на приготовление 100 дал готового напитка с учетом потерь  (в л)

 

 

где —норма расхода настоя на приготовление 100 дал готового напитка по рецептуре, л.

    

5 Подбор и расчет оборудования

 

Расчет производят на 100 кг зернопродуктов, с последующим пересчетом полученных данных на 1 дал и на годовой выпуск продукции (1000 дал). В расчете учитывают экстрактивность и влажность зернопродуктов, производственные потери экстракта.

 

Таблица 4.1 – Состав сырья

Наименование сырья	Доля сырья, % от массы	Характеристика сырья
		Экстрактивность, %	Влажность, %
Солод светлый	50	70	5,5
Солод темный	35	68	5,5
Солод карамельный	14	60	4,5
Солод жженый	1	60	4,5

 

Экстрактивность использованных  видов сырья:

Е солода светлого    = 66.15 %

Е солода темного   = 64,26 %

Е солода карамельного    = 57,30 %

Е солода жженого    = 57,30 %

 

 

Средневзвешенная экстрактивнность сырья:

Е = 66,15  0,5 + 64,26  0,4 + 57,30  0,1 + 57,03  0,01= 65,079 %

 

Потребное количество сырья для приготовления 1 дал пива:

G =  = 2,45 кг

Потребное количество сырья для приготовления 1000 дал пива:

2,45  1000000 = 2450000 кг

 

Для определения расхода воды на затирание должна быть задана концентрация первого сусла в зависимости от сорта пива. Расчет количества воды для затирания зернопродуктов производится по следующей формуле:

  

где В – количество воды, потребляемое для затирания 100 кг зернопродуктов, дм³;

Э – экстракт зернопродуктов, % к массе;

N – потери экстрактивных веществ в дробине, % к массе сырья;

С – концентрация начального сусла, % к массе;

1,05 – коэффициент, учитывающий испарение части воды при кипячении отварок.

С₁ - концентрация первого сусла, % к массе;

С₁ = С + 0,2С = 13 + 0,2  13 = 15,6

 

В =  = 366,04 дм³

  

Горячее сусло

Масса горячего сусла Мгс:

 

где е – массовая доля сухих веществ в начальном сусле, согласно рецептуре равна 11%.

Объем сусла Vс при 20 ºС:

  

где d – относительная плотность сусла при 20 ºС согласно справочным данным равна 1,0496 кг/дм3;

10 – коэффициент перевода из л в дал.

Объем горячего сусла Vгс:

 

где к – коэффициент объемного расширения при нагревании сусла до       100ºС равен 1,04 согласно справочным данным.

С учетом этого коэффициента:

Холодное сусло

Объем холодного сусла Vхс:

  

где Пох – потери сусла в хмелевой дробине на стадии осветления и охлаждения, %.

.

Молодое пиво

Объем холодного пива при сбраживании Vмп:

  

где Пбр – потери при брожении, %.

.

Фильтрованное пиво

Объем фильтрованного пива Vфп:

 

где Пдф – потери при дображивании и фильтровании, %.

.

Готовое пиво

Объем готового пива Vгот:

 

где Проз – потери при розливе составляют 2,5 %.

.

Общие видимые потери по жидкой фазе

Общие видимые потери по жидкой фазе Пвид:

 

Общие видимые потери :

 

При расчете расхода хмеля исходят из норм горьких веществ хмеля на 1 дал горячего сусла, которые для пива данного типа составляют 0,57-0,7 г/дал.

Расход гранулированного хмеля Н:

 

где Гх – норма горьких веществ хмеля, примем равной 0,57 г/дал горячего сусла;

αх – содержание α-горьких кислот в хмеле, примем равным 5 %;

Wх – влажность хмеля, примем равной 12 %;

 

Пх – потери горьких веществ хмеля в ходе технологического процесса, примем равными 11.41 %.

 = 26,7 г/дал

Расход гранулированного хмеля Нгх:

,

.

С учетом приведенных расчетов, составим сводную таблицу затрат сырья на единицу продукции

.

         Таблица 4.2 – Расчет количества затрат сырья

Наименование сырья	Стоимость 1т сырья, руб.	Общая стоимость, тыс. руб.
		1 дал	1000 дал
Солод светлый	16000	0,0196	19,6
Солод темный	18000	0,0155	15,48
Солод карамельный	20000	0,0069	6,86
Солод жженый	21000	0,00046	0,462
Хмель гранулированный	1000 (за 1 кг)	0,0016	1,6
Итого:		0,04406	44,002

 

6 Описание машинно-аппаратурной схемы

 

Бродильный аппарат предназначен для изготовления пива и других продуктов, требующих процесса брожения (рис. 5.1). Бродильный аппарат представляет собой цилиндрический сосуд 1 со сферической крышкой, снабженный рубашками: 2 на цилиндрической и 4 на конической частях корпуса для охлаждения бродящего сусла и кваса .

 

Рис. 5.1 – Бродильный аппарат

В нижней части бродильного аппарата смонтированы дрожжеотделитель и горизонтально расположенная мешалка. Аппараты имеет трубопровод 3 для удаления диоксида углерода и подачи моющего раствора и камеру 5 для ввода комбинированной закваски.

Аппараты устанавливается на кольцевых опорах 6.

Емкости могут быть выполнены как в вертикальном, так и в горизонтальном исполнении, могут быть оснащены рубашками охлаждения, теплоизолированы современными изоляционными материалами, иметь наружный защитно-декоративный кожух из нержавеющей стали. Комплектуются импортной или отечественной автоматикой, вакуумно-предохранительной и трубопроводной арматурой, моющими головками.

Принцип работы бродильного аппарата. Готовый разведенный концентрат квасного сусла, имеющий температуру 26-30 °С, перекачивают в подготовленный бродильный аппарат при открытом газовом вентиле 3.

С целью ускорения брожения, подмоложенные хлебопекарные дрожжи или комбинированную дрожжевую и молочнокислую закваску задают во рорую порцию разведенного концентрата квасного сусла также при температуре 26-30 °С. Для предотвращения пенообразования и упрощения эксплуатации заполнение бродильный аппарат квасным суслом производят снизу.

С целью сокращения сроков занятости и увеличения оборачиваемости аппарата, рекомендуется сусло готовить в отдельно стоящих сборниках, где его тщательно перемешивают и доводят до требуемой плотности. В процессе брожения необходимо контролировать температуру квасного сусла, не допуская ее повышения. Брожение ведут при периодическом перемешивании центробежным насосом (через каждые 2 ч) в течение 30 мин.

Предзаторный чан. Устройства и принцип работы предзаторного чана.

К чану крепится предзаторник, через который поступает дробленый солод и вода. Теплая и холодная вода перемешиваются в смесителе, снабженном термометром, а часто и расходомером. В современных варочных отделениях регулировка температуры заторной воды проводится автоматически. Заторный чан должен иметь термометр и термограф .

 

Рис. 5.2 – Предзаторный чан (заторное устройство)

1 – подача солода; 2 – крышка очистительного отверстия; 3 – подача воды; 4 – клапанный затвор выпускного отверстия

 

Заторное устройство, или предзаторник, устанавливается на линии подвода дробленого солода из бункера в заторный чан. Предзаторники бывают разной конструкции. Как правило, в предзаторнике вода разбрызгивается и смачивает дробленый солод, чтобы тонкие фракции, главным образом пудра, не распылялись.

В некоторых конструкциях стекающая вода образует цилиндрическую завесу вокруг солода, который падает в центре. Предзаторник должен обеспечивать быструю регулировку подачи солода и воды, чтобы излишне не удлинить процесс затирания. Внутренность предзаторника должна легко очищаться, и в нем не должны скапливаться остатки мокрого солода. Конструкция простейшеего предзаторника приведена на рис 5.2.

Заторный чан. Заторные аппараты предназначены для смешивания (затирания) дробленого солода и несоложеных материалов с водой, названия, кипячения и осахаривания заторной массы.

Типовой заторный аппарат с паровой рубашкой (рис. 5.3) представляет собой цилиндрический сосуд с двойным сферическим днищем, в центре которого расположено отверстие для спуска затора .

Рис. 5.3 – Заторный аппарат

1 – котел; 2 – пропеллерная мешалка;3 – стяжная труба; 4 – отверстие для спуска затора или отварок; 5 – вертикальная труба для солода; б – смеситель; 7 – распределительный кран; 8 – труба для возврата отварок в котел; 9 – смотровой люк; 10 – предзаторник

В нижней части котла на вертикальном валу насажена пропеллерная мешалка с нижним приводом. Верхняя сферическая крышка соединена с корпусом котла и заканчивается вытяжной трубой для отвода выделяющихся при нагревании и кипячении паров.

Фильтр – чан. Фильтр-чан представляет собой емкость с плоским перфорированным дном (рис. 5.4).

Рис. 5.4 – Фильтр-чан

 

В начале процесса фильтрования оболочка быстро оседает на дно сосуда и через несколько минут образует дополнительный естественный фильтр. В это время сусло рециркулирует и после образования такого фильтра фильтруется через оболочки зерен.

Фильтрованием в фильтр-чане получают сусло отличного качества, то есть чистое сусло с низким содержанием липидов, но такое фильтрование занимает довольно много времени, а последующее удаление дробины представляет определенные трудности .

Фильтрационные чаны – это стальные цилиндры, сконструированные так,

чтобы они не деформировались при большом диаметре. Чан должен быть установлен горизонтально и иметь ровное дно. Цилиндрическая часть чана имеет высоту от 1,5 до 2 м и к дну прикреплена угольником, ее верхний край тоже снабжен угольником. Цилиндрическая часть чана должна быть хорошо изолирована, а изоляция защищена металлическим кожухом во избежание повреждений. Хорошая изоляция чана нужна для того, чтобы содержимое его при фильтрации не охлаждалось. Размер чана зависит от массы засыпи.

На 1 м² фильтрующей поверхности приходится 150 – 200 кг засыпи.

В зависимости от механического состава дробленого солода слой дробины имеет высоту от 30 до 45 см. При более высоком слое фильтрация происходит медленнее и дробина труднее выщелачивается. Слишком низкий слой дробины, наоборот, легко прорывается и фильтрация бывает несовершенной.

Дно чана имеет несколько отверстий, которые выведены в отводные трубки.

Обычно на 1,5 м² фильтрующей поверхности приходится одна отводная трубка.

Отверстия должны быть расположены так, чтобы на каждое отверстие приходилась приблизительно одинаковая зона фильтрации. В дне чана имеется также отверстие для выгрузки дробины .

Сусловарочный котел (рис. 5.5) используется для кипячения сусла с хмелем и представляет собой цилиндрический аппарат со сферическим двойным дном, образующим паровую рубашку.

Рис. 5.5 – Сусловарочный котел

1 – корпус; 2 – вентиль спуска сусла; 3 – мешалка; 4 – труба вытяжная; 5 – привод мешалки; б – вентиль пара; 7 – труба промывки; 8 – кольцевой желоб; 9 – кольцевой паропровод; 10 – изоляция; 11 – рубашка паровая; 12 – труба конденсатная.

Внутри сусловарочного котла находится мешалка для размешивания затора.

В центре крышки расположена вытяжная труба с кольцевым желобком для отвода конденсата. Снаружи стенки и днище сусловарочного котла имеют

тепловую изоляцию. В сусловарочном котле сусло должно кипеть и выпариваться с такой интенсивностью, чтобы за 1 ч выпаривалось 8-12 % общего объема.

Для этой цели сусловарочные котлы имеют большую поверхность нагрева и испарения и часто снабжаются специальными трубчатыми нагревателями.

 

7. Мероприятия по переработке и утилизации отходов

 

При производстве пива образуются отходы и вторичные продукты, которые должны быть удалены или утилизировано. Прежде всего к ним относятся:

– загрязненные сточные воды;

– пивная и хмелевая дробина;

– осадок взвесей горячего сусла (белковый отстой);

– остаточные пивные дрожжи;

– кизельгуровый шлам;

– остатки этикеток;

– бой стекла;

– вторичный пар и запахи из варочного цеха;

– продукты сгорания из паровой котельной установки;

– шум, возникающий на некоторых участках;

– пыль от перерабатываемого сырья;

– остатки упаковочных материалов и многое другое.

Одно из решений может состоять в том, чтобы собирать сточные воды, выравнивать их загрязненность, а при необходимости нейтрализовывать. Для этого суточный или недельный объем стоков собирают в аэрируемом смесительном и распределительном бассейне.

Преимущества такого решения заключаются в том, что:

– кислые и щелочные стоки взаимно нейтрализуются и тем исключается повышенная величина рН;

– выравниваются температуры, и не допускается их недопустимое превышение;

– очень темные стоки в значительной степе ни обесцвечиваются;

– объем промышленных стоков можно регулировать, выпуская их в ночные часы или в конце недели;

– путем снижения загрязненности сточной воды можно избежать штрафов за избы точное загрязнение.

В этой связи приобретает особое значение очистка сточных вод в смесительных и рапределительных бассейнах.

Удаляться должны не только сточные воды, но и другие отходы пивоваренного производства.

На 100 кг засыпи приходится около 110-130 кг дробины с 70-80 %-ной влажностью, или (округленно) 20 кг/гл товарного пива.

Следовательно, можно считать, что ежегодно образуется около 200 т дробины на 10 000 гл товарного пива (4 т в неделю).

Часть дробины идет на корм скоту. В некоторых местностях это удается, так как дробина является ценной кормовой добавкой, но существуют области, где сельское хозяйство не развито или оно не испытывает потребности в дробине.

Сушить дробину, повышая этим ее сохраняемость, имеет смысл только в том случае, если потом можно продать дробину в 4-5 раз дороже, но это только усложняет задачу по ее сбыту.

Натуральный шишковый хмель в настоящее время почти не применяется, и вряд ли можно найти пивовареннное предприятие с хмелеотделителем (из-за большой трудоемкости процесса и потерь хмеля). Если все же шишковый хмель применяется, то его измельчают, и он попадает во взвеси.

Банки и мешки из фольги, в которых поставляется хмелевой экстракт или гранулы, попадают в отходы; иногда их частично возвращают поставщикам.

Дрожжи также сушат и добавляют в комбикорма. Применяются дрожжи и в фармацевтической промышленности для производства витаминных добавок.

Таким образом, проблема утилизации отходов пивоваренного производства решена лишь частично и, безусловно, требуются дополнительные исследования по их вторичному использованию и более эффективной утилизации.

 

Заключение

 

В ходе выполнения курсовой работы было изучена технология производства безалкогольного пива.

Литературный анализ показал, что существует большое количество разнообразных технологических приемов производства этого пенного напитка. Ассортимент пива, его сорт и качество во многом определяются состоянием исходного сырья, в первую очередь, ячменя и солода, приготовленного из него, хмеля, дрожжей и воды.

В ходе работы были изучены основные свойства пивоваренного сырья и предъявляемые к нему требования нормативной документации; изучена технология производства безалкогольного пива и способы его получения.

Составлена аппаратурно-технологическая схема производства пива, подобрано типовое основное оборудование и изучен принцип его работы.

В курсовом проекте приводится расчет материального баланса с указанием наиболее значимых потерь на производстве.

В проекте предусматриваются меры по утилизации и вторичному использованию производственных отходов.

 

Список использованных источников

1. Ермолаева, Г.А., Колчева, Р.А.  Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков/ Г.А. Ермолаева, Р.А. Колчева; Учеб. для нач. проф. Образования. – М.:ИРПО; Изд. центр «Академия», 2000 – 416с. ISBN 5-8222-0118-0 (ИПРО), ISBN 5-7695-0631-8.
2. Тихомиров, В.Г. Технология пивоваренного и безалкогольного производства/ Тихомиров В.Г. - М.: Колос, 1998-448 с. ISBN 5-10-003187-5.
3. Калунянц, К.А., Колчева, Р.А., Херсонова, Л.А., Садова, А.И. Дипломное проектирование заводов по производству пива и безалкогольных напитков. Калунянц, К.А., Колчева, Р.А., Херсонова, Л.А., Садова, А.И.  – М.: Агропроммиздат, 1987.-272 с.
4. Нечаев, А.П., Шуб, И.С., Аношина, О.М., Горбатюк, В.И., Кочеткова, А.А., Мелькина, Г.М. Технология пищевых производств/ А.П. Нечаев, И.С. Шуб, Т38 О.М Аношина и др.; Под ред. А.П. Нечаева. – М.: КолосС,2008. – 768 с.: ил. – (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений) ISBN 978 – 5 – 9532 – 0577 – 3.

Чертежи:

 

 

 

Скачать: zdes.rar