Описание аппаратурно-технологической схемы

Затирание-процесс смешивания дробленого соложенного и несоложенного зернового сырья с водой, нагревание и выдержку полученной смеси при определенном температурном режиме. Смесь дробленых зернопродуктов с водой, подвергаемых затиранию, называют затором, массу зернопродуктов, загружаемых в котел,- засыпью, количество воды, расходуемой на приготовление затора,- наливом.

Цель затирания состоит в экстрагировании растворимых веществ солода и несоложеного зерна и превращении под действием ферментов большей части нерастворимых веществ в растворимые. Вещества, перешедшие в раствор при затирании, называются экстрактом.

Наиболее распространендвухотварочный способ затирания, так как дает возможность перерабатывать солод различного качества.

В заторный котел набирают ¹/₂- ¹/₃ воды, необходимой для затора, включают мешалку, засыпают дроблёный солод и вводят остальное количество воды. Температура затора поднимается до 50-52С. При этой температуре затор выдерживают 15-30 мин. Далее в отварочный котел забирают около ¹/₃ затора и, перемешивая, подогревают его до 63С. Останавливают мешалку и прекращают нагревание. Продолжительность мальтозной паузы 15-30 мин. Затем отварку подогревают до 70-72С., при перемешивании, перекрывают подачу пара, останавливают мешалку и выдерживают 20-30 мин для осахаривания. Массу отварки быстро нагревают до кипения и кипятят 15-30 мин. Эта часть затора называется первой отваркой. При работающих в заторном и варочном котлах мешалках первую отварку медленно перекачивают в основной затор.

После смешивания основного затора с первой отваркой температура заторной массы устанавливается 63-65С и при этой температуре выдерживают паузу в течение 10-15 мин. Затем ¹/₃ густой заторной массы перекачивают в отварочный котел, нагревают до 70-72 °С, выдерживают 20 мин, быстро нагревают до кипения и кипятят 5-20 мин в зависимости от качества солода и сорта пива. Продолжительность кипячения отварки увеличивается при переработке плохо растворенного солода и приготовлении темных сортов пива. После кипячения эту часть затора, называемую второй отваркой, медленно, при неполном заполнении трубы соединяющей котлы, возвращают к основному затору. После этого температура всего затора повышается до 75-77 °С и затор оставляют в покое до полного осахаривания, определяемое пробой на йод. После чего затор перекачивают на фильтрование для отделения сладкого сусла от твердой фазы затора. При этом фильтрующий слой образует сама твердая фаза затора - пивная дробина (выщелоченные зерноприпасы, мякинные оболочки, свернувшиеся белки), оседающая на сетках фильтрационных чанов, фильтр-прессов или центрифуг, применяемых для фильтрования пивного сусла.

Весь процесс приготовления затора продолжается 3—3,5 ч. Затирание солода необходимо для ферментативного гидролиза крахмала. Еще до полного осахаривания крахмала в заторе завершается протеолиз белка, продукты которого играют большую роль в формировании органолептических свойств и устойчивости пива при хранении.

Осахаренный затор, представляющий собой суспензию, можно разделить на две фазы: жидкую (пивное сусло) и твердую (пивная дробина). Пивное сусло - это водный раствор экстрактивных веществ, получаемых при затирании. Пивная дробина - нерастворенная при затирании часть зернопродуктов, которая остается после фильтрования сусла и промывания горячей водой. Фильтрование- процесс разделения неоднородных систем с помощью пористой перегородки, задерживающей твердые частицы и пропускающей жидкость. Фильтрование проводят для возможно полного и быстрого отделения сусла от нерастворенных частиц затора. Для отделения сусла от дробины применяют фильтрационный аппарат.

Подготовка затора к фильтрованию является первой фазой фильтрования, она включает перекачку его из заторного котла в фильтрационный аппарат и отстаивание.

При подготовке фильтрационного чана к работе в него укладывают очищенные сита для предварительного нагревания, ополаскивают горячей водой, закрывают фильтрационные краны и проверяют плотность закрытия люка для дробины. Наличие воздуха в трубах, отводящих сусло, или в подситовом пространстве может нарушить движение сусла при фильтровании, разорвать поток, поэтому проводят операцию, называемую «заливкой сит». Для этого фильтрационные краны, отводящие трубы, подситовое пространство заливают горячей водой так, чтобы вода была выше сит на 1-1,5 см. Далее в подготовленный чан перекачивают затор со скоростью потока 2-4 м/сек. Чтобы ослабить удар на сито и достичь более равномерного расслаивания частиц разного размера и плотности в фильтрующем слое, поток затора при перекачке направляют на сито через распределитель при включенном разрыхлителе для более равномерного распределения массы в чане. Затем разрыхлитель отключают и затор оставляют в покое на полчаса для формирования фильтрующего слоя. При этом происходит доосахаривание крахмала, клейстеризованного при последней отварке. Поверхность правильно отстоявшегося затора должна казаться темной с красивым мраморным разводом сероватых полос от нижележащего теста. Когда дробина осядет, она образует слой высотой 30-40см. Для освобождения подситового пространства и трубок от частичек дробины фильтрационные краны поочередно быстро открывают и закрывают, чтобы вызвать вихревое движение жидкости под ситами. Воду и мутное сусло перекачивают обратно в фильтрационный аппарат. Когда из кранов начнет вытекать прозрачное сусло, его направляют сусло варочный котел. Скорость и равномерность фильтрования регулируют фильтрационными кранами. Хорошего качества фильтрования достигают при малых скоростях движения сусла через дробину (4,5-6 л/мин на 1 м² площади сита). Такую скорость получают при постепенном открывании крана на ¼ или ¹/₅ их поперечного сечения.

При работе фильтрационного аппарата с регулятором давления после спуска мутного сусла через фильтрационные краны 6 и возвращения его в фильтрационный аппарат прозрачное сусло через кран 7 и сборную трубу 5 направляют в резервуар регулятора давления 3. Из резервуара сусло через общий фильтрационный кран 4 стекает в сусловарочный котел.

Изменением проходного сечения общего фильтрационного крана можно регулировать количество вытекающего сусла, т.е изменять скорость фильтрования. Изменение фильтрационного давления можно наблюдать по разности уровней жидкости в трубках- манометрах 1и 2.

В начале фильтрования при нормальных условиях следует поддерживать давление 1 кПа. В дальнейшем давление повышается,и, когда достигнет 2,5 кПа, слой дробины необходимо разрыхлить. и снизить давление до первоначального.

При появлении освобожденного от стекающего сусла верхнего слоя дробины начинают промывание её водой температурой 78-80 ⁰С. промывную воду подают в аппарат через сегнерово колесо в таком количестве, чтобы уровень ее был несколько выше уровня дробины. Промывание проводят при постоянном, медленном вращении разрыхлителя, ножи которого с помощью гидроподъемника опускаются вниз и останавливаются, не доходя 10мм до сита и не нарушая нижнего фильтрующего слоя.

Количество промывной воды зависит от массовой доли сухих веществ сусла и от содержания экстракта, остающегося в промывной воде. Обычно промывание дробины заканчивают, когда содержание экстрактивных веществ в промывной воде снижается до 0,5%. Дальнейшее промывание приведет к выщелачиванию веществ, ухудшающих вкус пива, перерасходу топлива на выпаривание из сусла избытка воды, что экономически нецелесообразно.

Для получения специальных сортов пива используют начальное сусло с повышенной концентрацией веществ, поэтому отбор промывных вод в сусловарочный котел прекращают при более высокой их концентрации. Например, для пива Ленинградского оригинального - 4-5%, Двойного Золотого – 3-3,5%. но затем промывание дробины продолжают, направляя последние воды в сборник, где хранят их при 75-80^оС во избежание закисания и используют для приготовления следующего затора.

Если сусло плохо фильтруется, то проводят подъем дробины. Для этого включают разрыхлитель и подают горячую воду под сита, а при недостаточном количестве сусла наливают в чан ещё и горячую воду через сегнерово колесо. После промывания в дробине остается 0,5-0,7% растворимого экстракта к массе солода и около 1,5% невымываемого. Выход сырой дробины (влажностью 80-86%) зависит от экстрактивности солода. Обычно он составляет 100-130 % к массе переработанного зернового сырья.

После спуска последней промывной воды дробину выгружают из фильтрационного чана с помощью разрыхлителя, у которого ножи повернуты плоской стороной по направлению их движения. Затем моют чан, сита фильтрационные краны и закрывают люк для дробины. Не реже одного раза в месяц фильтрационные сита обрабатывают 10% раствором каустической соды и подвергают механической очистке.

Отфильтрованное сусло и промывную воду из фильтрационного аппарата направляют в сусловарочный котел для кипячения с хмелем. При этом происходит экстрагирование и превращение горьких и ароматических веществ хмеля (охмеление сусла), осаждение (коагуляция) высокомолекулярных белков, инактивация ферментов, стерилизация сусла, образование редуцирующих веществ, испарение части воды.

Кипячение сусла проводят с шишковым хмелем. От начала поступления первого сусла и почти до окончания подачи промывной воды (второе сусло) температуру общего сусла поддерживают не ниже 63С (во избежание инфекции) и не выше 75С (для сохранения части α- амилазы в активном состоянии, необходимой для осахаривания остатков крахмала дробины). Затем проверяют полноту осахаривания сусла по йодной пробе. При неполном осахаривании добавляют вытяжку от следующего затора, сусло выдерживают некоторое время и еще раз проверяют полноту осахаривания.

Сусло начинают кипятить, как только закончится поступление промывной воды из фильтрационного чана (второе сусло). Продолжительность кипячения составляет 1,5 - 2,5 часа. При кратковременном кипячении сусла происходит снижение полноты осахаривания хмеля и уменьшение стойкости пива к холодному помутнению, а при более длительном кипячении скоагулированные белки могут частично разрушаться и переходить в раствор.

Интенсивность кипячения сусла определяют по количеству испарившейся воды в течение 1 ч, которое должно соответствовать 5-6% в час к массе сусла. Сусло кипятят менее интенсивно в начале варки, чтобы не вызвать сильного вспенивания, и в конце варки - для хорошего хлопьеобразования. При наличии герметично закрытых сусловарочных котлов кипячение сусла можно проводить при повышенном давлении и температуре 105⁰С, что способствует улучшению коагуляции белков, повышению экстракции горьких веществ из хмеля и дает возможность использовать вторичный пар для других технологических нужд.

Конец кипячения сусла определяют по содержанию в нем сухих веществ, наличию крупных хлопьев скоагулированных белков и по прозрачности сусла. При определении конечного содержания сухих веществ учитывают последующее повышение их концентрации при охлаждении сусла.

Сразу после кипячения сусло отделяют от хмеля в хмелеотборном чане, который устанавливают под сусловарочным котлом.

Хмелеотборный чан представляет собой цилинрический сосуд с коническим дном и крышкой. Хмелеотбоный чан имеет ситчатое дно, мешалку, оросительную систему и органы управления и контроля. Разделение смеси происходит следующим образом. Сусло с хмелем поступает из сусловарочного аппарата в хмелеотборный чан при работающей мешалке. Хмелевая дробина остается на сите, а сусло проходит сквозь сито и перекачивается на охлаждение.

В хмелевой дробине остается 6-7 л сусла на 1 кг хмеля, поэтому её промывают горячей водой, а промывную воду присоединяют к суслу. Затем аппарат заполняют водой, смешивают с хмелевой дробиной и смесь удаляется в отходы. В хмелеотборном чане вместе с хмелевой дробиной задерживается значительная часть скоагулированных белков.