Цкт расшифровка пиво. Брожение и дображивание пива в цилиндроконических танках
Продукция пивоваренных заводов - пиво - является слабоалкогольным напитком. Приготовляется пиво в основном из ячменного солода и хмеля. На разных этапах технологического процесса ячменное сусло подвергается биохимическим превращениям под действием ферментов как солода, так и пивоваренных дрожжей. Необходимые для дрожжей питательные вещества - углеводы, аминокислоты и минеральные соли - содержатся в пивном сусле.
Технологический процесс пивоварения включает следующие стадии: производство солода, варка сусла, сбраживание пивного сусла (главное брожение), выдержка и созревание пива (дображивание), фильтрация и розлив. Для производства солода ячмень замачивают, проращивают и сушат.
В процессе солодоращения в зерне накапливаются ферменты, которые затем превращают крахмал зерна в сбраживаемые сахара, а белки зерна в аминокислоты. При сушке солода под влиянием высокой температуры образуются ароматические вещества, придающие пиву характерные запах и вкус.
Сложной технологической стадией является варка сусла. Измельченный солод обрабатывают теплой водой, и под действием ферментов в раствор переходит 75 % сухих веществ солода. Варку производят в несколько этапов. Температуру регулируют так, чтобы создавались наилучшие условия для действия амилолитических (расщепляющих крахмал) и протеолитических (расщепляющих белки) ферментов. При кипячении сусла белки коагулируют, а вещества хмеля растворяются и придают суслу характерные горечь и аромат.
Процесс брожения пивного сусла разделяется, как было указано выше, на два периода - главное брожение и дображивание. Главное брожение протекает в бродильных чанах (открытых емкостях) или танках (закрытых емкостях).
В зависимости от свойств применяемых дрожжей брожение может быть низовым (холодным - при температуре 6-10°С) и верховым (теплым - при температуре 14-25°С). В результате брожения в пиве накапливаются 3-8 % алкоголя, до 0,4 % углекислого г аза и побочные продукты.
Главное брожение ведут до получения определенного количества алкоголя, соответствующего данному сорту.
Основная масса дрожжей оседает на дно сосуда, и лишь часть остается в молодом пиве на стадии дображивания. Эта стадия протекает в герметически закрытых емкостях, под давлением при температуре около 0 °С и состоит в медленном дображивании остатка сахаров, насыщении пива СО 2 и оседании дрожжей.
При созревании в пиве происходят сложные биохимические превращения веществ и изменяются органолептические показатели. После главного брожения продукт приобретает вкус и аромат (букет) готового напитка.
Важнейшие процессы при сбраживании пивного сусла дрожжами показаны на схеме 4. Пиво осветляется вследствие оседания дрожжей и различных взвесей - белковых частичек, хмелевых смол и др. Для полного осветления пиво фильтруют и разливают в бутылки и бочки под давлением.
Схема 4. Важнейшие процессы при сбраживаний пивного сусла.
Так производят пиво по классической технологии. Однако в последние десятилетия разработаны и применяются новые прогрессивные способы, позволяющие сократить длительность технологических стадий. Таких способов два: производство пива в непрерывном потоке и в крупных вертикальных емкостях - цилиндроконических танках (ЦКТ).
Технология производства пива в ЦКТ состоит в следующем. Танк заполняют на 80-85 % охлажденным суслом при температуре 8-10°С в течение суток, для чего используют 4 варки: первую порцию сусла аэрируют и в нее задают дрожжи. Брожение протекает при температуре 12-13 °С, после достижения конечной степени сбраживания пиво охлаждают до 0,5-1,5°С и выдерживают еще 6-7 сут.
В настоящее время по этой прогрессивной технологии производят не только жигулевское пиво, но и сортовое: 12 %-ное пиво за 18-20 сут вместо 38 и 13 %-ное - в течение 22 сут вместо 50. При этом достигается значительный экономический эффект и получается продукция высокого качества. Технология производства пива в ЦКТ широко применяется в нашей стране.
В результате повышения кислотности снижается растворимость части белков, дубильных и горьких веществ хмеля, однако их осаждению препятствуют пузырьки выделяющегося диоксида углерода. Легкие частицы выносятся на поверхность бродящего сусла, и образуется пена в виде завитков различной высоты и формы.
В зависимости от внешнего вида бродящего сусла выделяют четыре стадии главного брожения.
Первая стадия длится около суток, на поверхности сусла образуется равномерный слой белой пены, поэтому стадия называется забел . Дрожжи в основном размножаются и выделение СО2 незначительно.
На второй стадии интенсифицируется брожение, выделение СО2 , образуется плотная пена в виде низких завитков. Стадиянизких завитков длится 2–3 суток.
Далее брожение протекает бурно, высота завитков растет, диоксид углерода выносит на поверхность дубильно-белковые соединения, хмелевые смолы, которые, окисляясь на воздухе, придают завиткам коричневую окраску. Соответственно, третья стадия носит названиевысоких , иликоричневых ,завитков . Продолжительность этой стадии – 3– 4 суток.
Четвертая стадия – стадия образования деки. Вследствие уменьшения количества сбраживаемых сахаров и накопления продуктов брожения уменьшается выделение СО2 , завитки опадают, на поверхности образуется слой низкой и густой пены (деки). Происходит хлопьеобразование дрожжей и их оседание на дно, молодое пиво осветляется. Эти процессы длятся около 2 суток, на этом главное брожение заканчивается.
Таким образом, общая продолжительность главного брожения составляет 7–12 суток. На скорость процесса брожения влияют температура, расход дрожжей и их активность, состав сусла.
Брожение осуществляется в бродильных аппаратах (танках), ко-
торые расположены в охлаждаемом до 6–8 С помещении. Танки представляют собой цилиндрические емкости с полусферическими днищем и крышкой, изготовленные из нержавеющей стали или алюминия, могут быть расположены вертикально или горизонтально. Внутри бродильных танков имеются змеевики для подачи холодной воды или рассола с целью поддержания требуемой температуры брожения. Выделяющийся при брожении СО2 собирают и используют для промышленных целей.
Брожение осуществляется периодическим или полунепрерывным способом.
В первом случае брожение осуществляется в одном аппарате, куда одновременно подают сусло и дрожжи. Этот способ имеет ряд недостатков: длительное осветление молодого пива, недостаточная глубина сбраживания экстракта и др., которые влияют на качество пива.
Этих недостатков лишен второй способ, согласно которому брожение осуществляется в батарее аппаратов, включающей аппарат для предварительного брожения и пять бродильных аппаратов. В аппарат для предварительного брожения подают сусло и дрожжи, оставляют на сутки для размножения дрожжей, затем половину содержимого аппарата перекачивают в первый бродильный аппарат и доливают обе емкости свежим суслом. Через 24 ч очередную половину содержимого аппарата для предварительного брожения перекачивают во второй бродильный аппарат и снова доливают эти аппараты свежим суслом. Эти операции повторяют в течение 5 суток до заполнения всех аппаратов. Затем молодое пиво из первого бродильного аппарата перекачивают в аппарат дображивания, а освободившийся аппарат вновь готовят для брожения, затем также поступают со вторым бродильным аппаратом и т. д.
Дображивание и выдержка пива. Основная цель дображивания – насыщение пива СО 2 , который придает ему приятный освежающий вкус, способствует пенообразованию, служит консервантом, предохраняя от развития посторонних микроорганизмов и контакта с кислородом.
При дображивании протекают те же процессы, что и при главном брожении, только более медленно. Это обусловлено более низкой температурой и невысокой концентрацией дрожжевых клеток, основная масса которых удаляется в конце главного брожения.
Так же, как и при главном брожении, к концу дображивания оседающие дрожжи увлекают на дно танка взвешенные вещества. Однако на этой стадии взвесь очень тонкая, удаляется медленно, и необходима длительная стадия выдержки пива для удовлетворительного его осветления и созревания. В пиве исчезает дрожжевой привкус,
смягчается хмелевая горечь, благодаря продолжающимся процессам эфирообразования пиво приобретает приятный вкус и аромат.
Для дображивания используют шпунт-аппараты, оснащенные манометром и предохранительным клапаном. Манометр устанавливают на требуемое избыточное давление, которое при превышении заданной величины выравнивается медленным выпуском избытка диоксида углерода. В начале дображивания шпунтовать (герметически закрывать) танки нельзя, поскольку воздух, имеющийся в свободном пространстве над пивом, может раствориться в пиве и будет препятствовать созреванию. После того, как воздух вытеснится диоксидом углерода, аппарат шпунтуют.
Ускоренные способы брожения и дображивания. В последнее время все более распространенным становится проведение процессов брожения и дображивания в одном аппарате – цилиндро-коническом танке (ЦКТ). Такие аппараты, в частности, установлены на ОАО «Криница».
Цилиндро-конический танк представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с коническим днищем, имеющий четыре охлаждающих рубашки в цилиндрической части и одну в конической.
В ЦКТ подают сусло и дрожжи, и при температуре 10 С начинается брожение. В течение 2 суток температура повышается до 14 С и поддерживается на этом уровне. На 5–6 сутки брожение заканчивается, коническую часть аппарата охлаждают до температуры 2 С, вызывая оседание дрожжей, которое длится около 2 суток. Далее аппарат зашпунтовывают и поддерживают избыточное давление 0,05–0,07 МПа, а температуру пива во всем аппарате доводят до 0,5–1,5 С. В этих условиях в течение 6–7 суток протекает дображивание. Затем дрожжи спускают из конической части в отдельную емкость, где хранят при температуре 0–1 С до следующего использования. Пиво после удаления дрожжей еще выдерживают в ЦКТ около двух суток. Общая продолжительность брожения и дображивания составляет 13–14 суток.
Ускорить брожение и дображивание можно еще повышением температуры (до 12–15 С), однако при этом накапливается большое количество побочных продуктов, пиво в должной степени не насыщается СО2 и его приходится подвергать карбонизации, что снижает качество пива.
Осветление и розлив пива . Цель осветления – удаление из пива твердых частиц (клеток дрожжей, белков, полифенолов и др.) для при-
дания ему прозрачности, биологической и коллоидной стойкости без ухудшения вкуса, аромата и снижения пеностойкости. Наилучший эффект осветления достигается при температуре около 0 С.
Пиво осветляют сепарированием, фильтрованием или сочетанием этих методов.
Сепарирование – высокопроизводительный процесс, хорошо подходит для удаления дрожжевых клеток, в том числе плохо флокулирующих. Однако сепарирование недостаточно эффективно для частиц высокой дисперсности, этим способом нельзя получить пиво с блеском.
Наиболее эффективным способом осветления пива является фильтрование. В качестве фильтрующего материала чаще всего используют намывной слой диатомитовых порошков, которые механически задерживают частицы мути. Диатомит представляет собой остатки кремнистых панцирей одноклеточных водорослей – диатомий.
Если после фильтрования пиво оказывается недостаточно насыщенным СО2 , то его подвергают карбонизации. После насыщения пива диоксидом углерода его выдерживают в течение 4–12 ч при температуре не выше 2 С и давлении не ниже 0,05 МПа.
Пиво разливают в бутылки (новые или оборотные), изготовленные из прозрачного стекла оранжевого или зеленого цвета для сохранения качества, в новые полимерные бутылки, бочки, кеги, автотермоцистерны.
С целью повышения биологической стойкости пива проводят ряд мероприятий: пастеризацию пива в бутылках, проточную пастеризацию, холодную пастеризацию.
Пастеризация в бутылках наиболее распространена. Температура пастеризации 60 С выдерживается в центре бутылки в течение 15– 20 мин, а затем пиво охлаждают. За время тепловой обработки в пиве может возникать пастеризованный (хлебный) привкус и возрастает цветность.
Проточная пастеризация пива осуществляется в пластинчатых теплообменниках, общее время пастеризации от начала нагревания до охлаждения составляет 90–100 с, а выдержка пива при температуре пастеризации – около 30 с. Розлив пива осуществляется в асептических условиях в стерильную тару. Такое пиво имеет высокую биологическую стойкость, качество его не ухудшается.
Если пиво после проточной пастеризации не охлаждать и разливать в бутылки, имеющие температуру выше 40 С, это препятствует вспениванию. Биологическая стойкость пива горячего розлива практически не ограничена.
В последнее время все больше распространяется обеспложивающее фильтрование, так называемая холодная стерилизация пива. Фильтрование через мембранные фильтры позволяет освободить пиво от микроорганизмов, розлив осуществляется в стерильные бутылки. Такое пиво имеет лучший вкус, чем пастеризованное, и очень высокую биологическую стойкость.
Качественные показатели пива
Качество пива оценивают по органолептическим и физикохимическим показателям.
Вырабатывают пиво трех типов: светлое, полутемное и темное. Экстрактивность начального сусла для разных сортов пива находится в пределах от 8 до 23%. В зависимости от экстрактивности объемная доля спирта составляет 2,8–9,4%. Во всех типах пива массовая доля диоксида углерода должна быть не менее 0,33%, высота пены – не менее 30 мм, пеностойкость – не менее 2 мин. Стойкость непастеризованного пива должна быть не менее 8 суток, пастеризованного и обеспложенного – не менее 30 суток. Энергетическая ценность пива в зависимости от экстрактивности начального сусла находится в пределах
1200–3500 кДж/кг.
Органолептическую оценку пива осуществляют по 25-балловой системе. Пиво должно быть прозрачным, без осадка и посторонних включений, иметь чистый вкус и аромат с хмелевой горечью, без посторонних запахов и привкусов.
Получение безалкогольного пива
В последнее время достаточно широкое распространение получило производство и употребление безалкогольного пива. Это связано с рядом причин: приверженность здоровому образу жизни, религиозные запреты, невозможность употреблять алкогольсодержащие напитки при управлении автомобилем.
Мембранные методы предполагают использование полупроницаемых мембран, они могут быть по-разному организованы. При обратном осмосе вода и спирт, проходя через мембрану, удаляются из пива. Для установления требуемой плотности в пиво добавляют обессоленную и деаэрированную воду. Диализ обеспечивается при использовании мембран в виде полых волокон, через которые продавливается пиво. В обратном направлении волокна обтекает вода, в которую переходит спирт.
Термический метод заключается в испарении спирта при разрежении.
Подавление образования спирта при брожении достигается следующими способами:
– применением специальных дрожжей ( Saccharomyces ludwigii ), которые сбраживают фруктозу и глюкозу, но не сбраживают мальтозу;
– обеспечение контакта дрожжей с суслом при очень низких
температурах (< –2 С), когда спирт практически не образуется, а жизнедеятельность дрожжей способствует появлению пивного аромата и исчезновению вкуса сусла;
– прерывание брожения при достижении концентрации спирта 0,5% об. путем фильтрования или центрифугирования дрожжей либо пастеризацией пива в потоке;
– применение иммобилизованных дрожжей, что позволяет управлять процессом брожения, регулируя температуру, скорость прохождения сусла и др.
Использование отходов пивоваренного производства
Зерновые отходы, образующиеся при очистке и сортировке зерна, а также сплав зерна, формирующийся на стадии мойки, включающий неполноценное зерно, солому, мякину, используют в кормовых целях.
На корм скоту также используют пивную дробину, которая выделяется на стадии фильтрования и содержит белковые вещества, жиры, минеральные вещества. Дробина имеет высокую влажность (около 88%), поэтому должна быть использована в течение 24 ч.
Хмелевая дробина содержит большое количество горьких веществ, поэтому чаще всего ее используют в качестве удобрения.
Солодовые ростки содержат горькие вещества и вещества со специфическим запахом, что затрудняет их использование в кормовых целях. Присутствие в ростах биологически активных и питательных
веществ (ферменты, стимуляторы роста, витамины, клетчатка, жиры, минеральные вещества и др.) обусловило их использование в качестве компонента питательных сред для выращивания микроорганизмов в биотехнологических производствах.
Остаточные дрожжи, оседающие при брожении и дображивании, используют как семенные. Поскольку происходит прирост дрожжей, образуются избыточные дрожжи. Высокое содержание в дрожжевых клетках витаминов и ферментов обусловило применение остаточных дрожжей в производстве ферментных и лечебных препаратов.
Диоксид углерода, выделяющийся при брожении пивного сусла, собирают и применяют для собственных нужд пивоваренного производства, а также в производстве безалкогольных напитков, минеральных вод, газированных вин и соков, в фармацевтической промышленности.
В стародавние времена, когда пиво варилось живым и бродило в бочках, люди и не думали, что придут к использованию ЦКТ. Цилиндро-конический танк, или сокращенно ЦКТ, используется для сбраживания в нем сусла и имеет ряд преимуществ перед использованием любой другой емкости. Предлагаю вам разобраться, в чем же эти преимущества заключаться.
Еще совсем недавно, использование цилиндро-конических танков в быту было невозможно, и домашние пивовары сбраживали пиво, в чем получалось. Кто то использовал банки, кто то ведра, а иные использовали дубовые бочки. Сейчас, в магазинах существует достаточно хороший выбор ЦКТ для бытового использования в домашнем пивоварении. Разуметься, принципиальная конструкция не позволяет производителям выпускать различные модификации, да и это не нужно. Я видел как минимум 4 разных ЦКТ от 4 разных производителей, они отличались по форме и цвету, а так же по способу монтажа, и разуметься по объему, но принцип у всех един. Разуметься появление конических ферментеров на рынке не свело на 0 использование другой посуды для сбраживания сусла, однако удобство эксплуатации конического ферментера постепенно вытесняет бутыли и ведра из арсенала домашнего пивовара.
Принцип действия конических ферментеров.
В промышленности используются огромные танки из нержавеющей стали, объемом в несколько тонн. Они представляют собой цилиндрический сосуд с коническим дном. В самом низу дна иметься сливной кран, через который происходит удаление осадка из ферментера. Выше этого крана иметься еще один кран, поменьше. Он служит для отбора образцов, для проведения замеров, дегустаций и разного рода контрольных исследований. В промышленных конических танках есть еще множество различных агрегатов и устройств. Они служат для поддержания температуры брожения, контроля за процессом и прочим целям. В домашнем же пивоварении использование таких сложных устройств просто неоправданно, да и дополнительное оборудование занимало бы очень много места, по этому конический ферментер для домашнего пивоварения состоит из самого сосуда, в котором происходит брожение, сливного крана, и гидрозатвора.
В бытовых ЦКТ, так же как и в промышленных, может быть дополнительный кран, он так же служит для отбора проб или же для снятия с осадка.
Разновидности конических ферментеров.
Для бытового использования существует не так много ферментеров. Малый объем очень ограничивает выбор, да, пожалуй, этот выбор то и не особо нужен. Я выделил для себя два основных вида бытовых ЦКТ для домашнего пивоварения:
- С возможностью снятия осадка
- С возможностью снятия пива с осадка
В первом случае, ферментер снабжен специальной емкостью или сливным краном в самом низу конуса. Такая конструкция позволяет слить осадок, оставив при этом пиво в емкости без перелива. Это очень удобно, т.к. снижает риск во время перелива, а так же позволяет отделить дрожжевой осадок и использовать дрожжи повторно.
Второй вид ферментеров имеет сливной кран выше уровня дрожжей. Кран располагается на боковой поверхности цилиндра и позволяет слить пиво, не потревожив при этом осадок. Такая конструкция тоже имеет свои преимущества: Вы можете слить пиво на , а осадок просто остаётся в ферментере.
Преимущества конических ферментеров.
Преимущества использования ЦКТ в промышленном производстве пива неоспоримы, однако мы с вами пивовары домашние, и что там, в промышленности нас мало волнует. Гораздо интереснее рассмотреть преимущества использования конических ферментеров в быту.
Как уже было сказано, использование ЦКТ для домашнего пивоварения имеет одно самое большое преимущество: позволяет слить осадок, не переливая само пиво. При этом, слить осадок можно на любой стадии брожения. Еще одно замечательное свойство, которым обладают ЦКТ — это возможность снятия осадка и использование дрожжей последующей регенерации. Повторное использование дрожжей позволяет значительно сэкономить деньги.
Третья отличительная черта ЦКТ — это возможность розлива пива без использования сифона. пиво сливается под действием гравитации, что значительно упрощает процесс.
Позже, мы поговорим о том, как можно сделать ЦКТ своими руками, а сейчас предлагаю рассмотреть процесс использования конического ферментера в домашних условиях.
Использование ЦКТ для домашнего пивоварения.
Конические ферментеры достаточно просты в использовании. Вы просто заливаете дезраствор на некоторое время, после чего сливаете его через краны. После завершения дезинфекции, краны перекрываться, а сусло вливается в ферментер, так же как и в любой другой сосуд. Устанавливается герметичная крышка и гидрозатвор.
После завершения основного брожения, вы сливаете дрожжевой осадок, используя соответствующий кран. Некоторые ферментеры устроены так, что осадок задерживается на стенках конуса. В таком случае рекомендуется слегка взболтать пиво и дать ему повторно отстояться, после чего повторить процесс снятия дрожжей.
Мы предлагаем емкости ЦКТ для хранения и брожения пива, в том числе и под давлением. Емкости могут быть в разной комплектации и соответственно отличающейся ценовой политикой. Многие думают что в стоимости емкости это главное ее объем - чем больше тем дороже. На самом деле это не так, 50% стоимости ЦКТ составляет ее комплектация, краны, термоизоляция, рубашки охлаждения, люки, мерные линейки и т.д. В связи с этим при выборе емкости нужно понимать, что именно вам нужно, а без чего можно обойтись. В принципе все опции которые предлагают производители - они нужны и обеспечивают удобство работы с емкостью но тем самым увеличивая цену. На фоне этого мы сочли просто необходимым предлагать клиенту несколько вариантов емкостей в разных ценовых категориях, но это не в коем случае не означает что в более дешёвой емкости у Вас будет плохое пиво, просто все упрется в стоимость и комфорт от использования. Рассмотрим подробнее:
Простые емкости ЦКТ для пива
Самые простые емкости ЦКТ для пива объемом от 60 и выше в самой облегченной комплектации без рубашек охлаждения, но рассчитанные на давление до 2 бар. Подойдут для установки в холодильную камеру в которой можно поддерживать температуру. В наличии на складе в Москве мы обычно держим подобные емкости от 60 до 1100 литров, но под заказ можно изготовить и большие объемы ЦКТ. Подобная емкость укомплектована двумя шаровыми кранами 3/4, один в самой нижней части конуса, второй на цилиндрической части. Люком выдерживающим давление до 2 бар. Клапанами устанавливающимися в верхней части емкости или люке, позволяющими бродить в емкости при атмосферном давлении, и дображивать при давлении до 2 бар. Некоторые емкости большого объема имеют моющую головку. Толщина металла у емкостей отличается по мере увеличения объема танка, и позволяет держать заявленное давление. Все емкости опресованны при давлении большем чем заявленно, но заявленное давление является рабочим.
ЦКТ для пива с рубашками охлаждения
Стандартные ЦКТ для пива с рубашками охлаждения. Тоже идут от 60 литров и выше но в комплектации имеется ряд изменений. Первое отличие это толщина металла - даже самые маленькие емкости начинаются с толщины в 1,5мм. Это необходимо для приварки рубашки в процессе производства емкости т.к. к металлу толщиной менее 1,5мм достаточно сложно приварить рубашку. Второе отличие, это конечно же две рубашки охлаждения на конусе и цилиндре обеспечивающие нужную Вам температуру в емкости. И капсула для установки термозонда уходящая внутрь емкости до 30 см, позволяющая производить контроль и регулировку температуры в танке посредствам автоматики. Этот вид ЦКТ идеальное решение для минипивоварни, в ней есть все необходимое для производства высококачественного пива. В наличии на складе в Москве, имеются емкости от 60 до 1100 литров (более точную информацию по наличию можно посмотреть на этом сайте в разделе интернет магазина)
Профессиональные емкости для пива
Третий вариант это емкости под заказ в любой комплектации. Обычно мы подразумеваем под этим пунктом профессиональные емкости, с термоизоляцией под давление 3 бара. На них устанавливается полноценная арматура: краны типа бабочка или шаровые с кламп/горолла (быстросъемные) соединениями, пробоотборные краны, мерная линейка, полноценный шпунт аппарат итальянского или немецкого производства. И самое главное они уже идут с автоматикой контроля температуры, включая пульт управления и всю разводку по емкости. На емкости идущие под заказ можно установить любую арматуру и поиграть с размерами.
Емкостной парк любой пивоварни сравним по стоимости со всем остальным технологическим оборудованием, включая и саму варку, и в выборе а также кол-ве емкостей главное не ошибиться. Наши специалисты помогут подобрать оптимальный емкостной парк, с учетом Ваших нужд и пожеланий.
