Способы осветления и охлаждения сусла

Осветление и охлаждение сусла в тонком слое. При этомспособе используют холодильную тарелку,представляющую собой плоскийоткрытый сосуд прямоугольной формы(высота стенок около300 мм), изготовленный из листовой стали иустановленный с незна­чительным уклоном к горизонту.Тарелка имеет три отверстия с кранами: для сливасусла, для отвода осадкавзвесей горячегосусла и для стока промывных вод. Чтобы осадокне попадал в стекающее осветленное сусло, над вентилем для сливасусла устанавливают небольшой патрубок с ситом.

Поверхность тарелки покрыта тонким защитным слоем. При экс­плуатации на этот слой осаждается пивной камень (соли слабых орга­нических кислот), который также образует защитный слой. Тарелку устанавливают в отдельном, хорошо проветриваемом чистом поме­щении, куда подается тщательно очищенный наружный воздух.

Горячее сусло наливают в тарелку слоем 150—250 мм, при этом образуется большая поверхность соприкосновения с воздухом (25— 40 м^г на 1 т затираемого сырья), и сусло хорошо охлаждается. Малая толщина слоя сусла способствует быстрому осаждению осадка, но не исключается и возможность инфицирования сусла.

Продолжительность охлаждения сусла в тарелке — 2—6 ч. Как только температура сусла снизится до 60°С, открывают кран для спуска сусла и направляют его в пластинчатый теплообменник. На тарелке остается тонкий слой осадка, который собирают при помощи рези­новых скребков и удаляют. Тарелку моют холодной водой, очищают щетками и снова моют горячей и холодной водой.

Осветление и охлаждение сусла в высоком слое. Процесс проводят в отстойном аппарате (рис. 58). Аппарат представляет собой сталь­ную цилиндрическую емкость 3 с рубашкой для охлаждения, со сферической крышкой 5 и плоским наклонным днищем. Для удоб­ства обслуживания и промывания на противоположных сторонах крышки чана имеются два люка с раздвижными дверцами. Вверху крышка окантована пароотводным патрубком с дроссельной заслон­кой 8 и трубкой 4 для отвода конденсата.

Горячее сусло поступает в аппарат через патрубок 9. Внутри аппа­рата установлена плоская охлаждающая секция 7, которая заполня-

п

Рис. 58. Отстойный аппарат

ется водой через запорный вентиль I и коллектор 2. Вода отводится через коллектор 12. Чтобы сократить время охлаждения сусла, сек­ция 7 используется как оросительный холодильник во время запол­нения аппарата. Для получения тонкого слоя сусла, стекающего по стенкам секции, установлен распределительный желоб 6, над кото­рым находится конусный зонт 10 с зубцами по кромке. Одновремен­но под конус через вентиль 14 и фильтр 13 под давлением подается стерильный воздух для аэрации сусла.

В нижней части аппарата на днище установлены три пробковых фланцевых крана: 16 - для спуска белкового отстоя, 17 — для спуска промывных вод в канализацию и 18 — для регулирования спуска осветленного сусла.

Все рукоятки управления кранами выведены на общий щиток. Вы­сота слоя сусла в аппарате не превышает 900 мм, а процесс охлаждения продолжается не более 2 ч. В течение этого времени температура сусла снижается от 95 до б(ГС и происходит осаждение белковых веществ. Режим охлаждения сусла контролируется с помощью термометра 15.

Охлажденное сусло спускают через суслоприемник 11 и кран 18 на вторую ступень охлаждения, а осадок удаляют через кран 16. Аппарат моют, и промывные воды через кран 17 сливают в канализацию.

Белковый отстой с тарелок или отстойных аппаратов содержит значительное количество сусла. Это сусло отделяют от отстоя на фильтр-прессах или в сепараторе, нагревают для стерилизации, охлаждают и добавляют к суслу, поступающему на брожение. Для сокращения потерь белковый отстой можно возвращать в варочный цех.

Осветление сусла в гидроциклонном аппарате. На ряде заводов для отделения грубых взвесей и мелких частиц хмелевой дробины из горячего сусла применяют гидроциклонный аппарат с круговой цир­куляцией сусла (рис. 59).

Этот аппарат представляет со­бой сосуд цилиндрической фор­мы с конической крышкой и плоским днищем. На обечайке корпуса 8 на расстоянии 900 мм от днища приварен входной пат­рубок 3 для нагнетания сусла. Для увеличения скорости пото­ка патрубок выполнен в виде плавно сужающегося сопла и рас­положен под углом 30° к каса­тельной обечайки корпуса.

Струя потока направлена тан­генциально, поэтому внутри ап­парата происходит вращение сус­ла. Под действием гидродинами­ческих сил взвешенные частицы собираются в центре днища, где образуется осадочный конус. При подаче сусла в аппарат давление перед патрубком 3 должно быть не менее 0,6 МПа. В том случае, если давление недостаточно и не

Рис. 59. Пщроциююнный аппарат

обеспечивается требуемая для осаждения частиц скорость вращения сусла, производится рециркуляция сусла с помощью насоса при от­крытых кранах патрубков 2 и 3.

Для измерения давления на нагнетательном трубопроводе перед входным патрубком 3 установлен манометр. После осветления сусла (примерно через 20 мин) начинают его откачку насосом, открывая сначала кран патрубка 4, а затем по мере снижения уровня — краны патрубков 2 и 1. Внутри аппарата к днищу на расстоянии 200 мм от обечайки приварена реборда {на рисунке не показана) в виде изог­нутой полосы, предотвращающая попадание мути в трубопровод во время слива осветленного сусла. Удаление оставшегося мутного сусла производят насосом при открытом кране патрубка 13.

Размыв осадка производят водой, подаваемой к размывателю 11. На крышке аппарата приварены пароотводящий патрубок 5, патрубок 7 с моющей головкой для смыва осадка и мойки аппарата и осветитель 6 для освещения внутреннего пространства аппарата. Удаление осадка про­изводят через кран патрубка 12. Люк 10 предназначен для технологи­ческого обслуживания аппарата. На корпусе расположен указатель уров­ня сусла 9, состоящий из стеклянной трубки, к которой прикреплена рейка для нанесения делений при тарировке, и трехходового крана.

Достоинством гидроциклонного аппарата является стерильность процесса, так как в него поступает горячее сусло и выходит из него с температурой около 90°С.

2!5

Осветление сусла в сепараторе. Пивное сусло хорошо осветляется в центробежном сепараторе. При использовании сепаратора ускоряется процесс осветления сусла, сокращаются потери экстракта с отстоем, исключается использование отстойных аппаратов и пресса для извле­чения сусла из отстоя, обеспечивается стерильность процесса и хоро­шая прозрачность.

Для осветления пивного сусла применяют сепараторы, барабаны которых снабжены коническими тарелками. Эти сепараторы сконст­руированы саморазгружающимися с автоматической пульсирующей центробежной выгрузкой осадка без остановки барабана.

На рис. 60 показан полузакрытый тарельчатый сепаратор с пуль­сирующей выгрузкой осадка (а — барабан сепаратора в разрезе, б -общий вид сепаратора).

Суспензия сусла, обрабатываемая в барабане 2, под действием центробежной силы освобождается от взвешенных частиц осадка и выводится из сепаратора по трубе 1. Осадок постепенно накапливает­ся в грязевом пространстве 3 и под действием центробежной силь оказывает давление на крышку барабана и подвижное дно 7, кото­рое плотно поджато к уплотняющему кольцу 4 вспомогательной жид­костью (водой). Вода подается из бачка 11 по трубе 12 в полость 5 и поддерживает подвижное дно 7 в верхнем положении.

Рис. 60. Сепаратор с автоматической выгрузкой осадка

Когда грязевое пространство 3 заполняется осадком, приток сус­пензии в барабан автоматически прекращается. В барабан подается про­мывная вода, которая вытесняет из него остаток суспензии. Затем

подача вспомогательной жидкости в полость 5 автоматически прекра­щается; в то же время эта жидкость по трубке 9 нагнетается в канал 8 и открывает клапан б. Вспомогательная жидкость из полости 5 центро­бежной силой выбрасывается через клапан б наружу, а подвижное дно 7 опускается вниз. Через образовавшуюся кольцевую щель между про­кладкой 4 и подвижным дном 7 осадок из грязевого пространства 3 вместе с промывной водой мгновенно выбрасывается из барабана.

После очистки барабана вспомогательная жидкость снова подает­ся по трубе 10 в полость 5, но не проходит в канал 8, вследствие этого клапан 6 поднимается и перекрывает выход из полости 5. Под­вижное дно 7 давлением вспомогательной жидкости поднимается и перекрывает кольцевую щель. Затем открывается доступ осветляемой суспензии в барабан. Все эти операции в строгой последовательности во времени выполняются программным устройством.

Горячее сусло

Изготовляют такие сепараторы в полузакрытом исполнении. Ос­ветляемая суспензия подается в се­паратор под атмосферным давлени­ем, а осветленная жидкость выво­дится при избыточном давлении.

Вши

Вши

Вала

Охлаждение сусла в трубчатом теплообменнике. Трубчатый теплооб­менник (открытый оросительный холодильник или закрытый тепло­обменник типа «труба в трубе») используют на второй стадии ох­лаждения сусла, которое поступает из холодильной тарелки или отстой­ного аппарата. Охлаждение сусла от 60 до 5—7°С проводят быстро во из­бежание развития посторонних микроорганизмов.

Охлажденная вода

Охлажденное сусло

Открытый оросительный холо­дильник (рис, 61) представляет со­бой плоский вертикальный змеевик из горизонтальных медных труб, спа­янных между собой в местах сопри­косновения и образующих сплошную поверхность охлаждения. Холодиль­ник разделен на две секции: верх­нюю и нижнюю. В верхней секции по трубам циркулирует водопровод­ная вода, в нижней — охлажденная вода или рассол. Охлаждающие жид­кости подают в секции снизу вверх.

Рис. 61. Схема открытого оросительного холодильника

Горячее сусло поступает сверху в распределительный желоб 3 ОрОСИ-

Сусло

Вши

J L

Рис. 62. Схема закрытого теплообменника «труба в трубе»

тельного холодильника, уста­новленный над трубами 2, стекает тонким слоем по по­верхности труб с обеих сто­рон, охлаждается и через ниж­ний сборный желоб 1 направ­ляется в цех брожения. На поверхности верхней секции сусло охлаждается от 60 до 20°С, нижней секции - от 20 до 5-7'С

Все поверхности, соприка­сающиеся с суслом и выпол-

ненные из меди, покрыты полудой из пищевого олова.

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

Закрытый теплообменник типа «труба в трубе» (рис. 62) состоит из горизонтальных труб, соединенных между собой последовательно. Внут­ренние трубы 1 выполнены из меди, наружные 2 стальные. По внут­ренним трубам течет сусло, а в межтрубном пространстве в противо­положном направлении — охлаждающая жидкость. Закрытый холо­дильник, как и оросительный, имеет две секции: верхняя охлаждается водопроводной водой, нижняя — охлажденной водой или рассолом.

Охлаждение сусла в пластинчатом теплообменнике. Охлаждение сусла до начальной температуры брожения на большинстве заводов прово­дят в пластинчатых теплообменниках.

Пластинчатый теплообменник (рис. 63) состоит из тонких штампо­ванных стальных пластин 7— И, устанавливаемых параллельно на штангах 3, концы которых закреплены в стойках 1 и 5. Пластины посредством

Сусло

 

Рис. 63. Пластинчатый теплообменник

плиты 4 и винта б сжимаются так, что между каждой парой образуется узкое пространство, по которому протекает жидкость. Уплотнение пла­стин создается посредством резиновых прокладок, приклеиваемых по периферии пластин, и вокруг отверстии для прохода жидкости (на рис. 63 пластины показаны в разомкнутом состоянии).

Прокладки на пластинах располагают так, чтобы после сборки теп­лообменника в нем образовались две системы каналов: по одной про­текает сусло, по другой — холодный рассол (раствор поваренной соли) или холодная вода, называемые в дальнейшем теплоносителем.

Сусло, поступающее в верхний угловой канал 2, течет по каналам между пластинами 8 и 9, 10 и 11, а теплоноситель движется навстречу по каналам между пластинами 7 и 8, 9 и 10, т. е. потоки сусла и теплоносителя чередуются, и теплообмен у каждого потока происхо­дит через обе ограничивающие поверхности (через обе пластины).

Если за один проход между пластинами сусло не успеет охладить­ся до нужной температуры, то его пропускают через последующую группу пластин этого же теплообменника. Такая группа пластин, по которой сусло (или теплоноситель) течет параллельными потоками, называется пакетом. Один или несколько пакетов образуют секцию. На рис. 64 показана упрощенная схема двухсекционного холо­дильника для пивного сусла.

В водяной секции горячее сусло охлаждается водой. Для этого оно проходит тремя параллельными потоками последовательно через два пакета пластин. Холодная вода в водяной секции движется противо­током по отношению к суслу и проходит также последовательно через оба пакета пластин. В рассольной секции схема движения жид­костей несколько иная: сусло двумя параллельными потоками про­ходит по двум пакетам пластин, а солевой раствор движется через всю секцию четырьмя параллельными потоками.

Следовательно, в рассольной секции для сусла пластины образу­ют два пакета, а для рассола — только один пакет.

Ваш

Сусло

 

._

-"•

*"'

*

Вши

"

и

f*1™

^~'

"•^^

—

~~

(Рассол

i

'

•

,

, t

•

•

'

* i i

i 1

t

_

i

_j

i —

_J _

***.

i, —

—

L_

_

— t

Водяная секция

t

Рассольная секция

Рис. 64. Схема движения сусля и теплоносителей в двухсекционном теплообменнике

Большая площадь поверхности теплопередачи, рифленая поверх­ность пластин, способствующая перемешиванию жидкости, повы­шают эффективность охлаждения сусла.

Пластинчатые теплообменники удобны в обслуживании, их мож­но быстро разобрать, очистить поверхность всех элементов и также быстро подготовить к работе.

Сравнительная оценка способов осветления и охлаждения сусла. Для охлаждения сусла в холодильной тарелке требуются большие площа­ди, имеется опасность инфекции, однако в ней более полно по срав­нению с отстойным аппаратом выделяются высокомолекулярные бел­ки, горькие и полифенольные вещества, что облегчает дальнейший производственный процесс и улучшает вкус пива. Применение от­стойного аппарата дает возможность экономить производственные площади, уменьшает опасность инфицирования сусла. Но в нем хуже осаждаются взвеси, чем в холодильной тарелке.

Использование гидроциклонных аппаратов облегчает и ускоряет процесс осветления сусла и дает возможность применять молотый брикетированный хмель.

Противоточные трубчатые теплообменники имеют низкий коэф­фициент теплопередачи, а при охлаждении на оросительных холо­дильниках сусло соприкасается с воздухом, и поэтому велика воз­можность его инфицирования.

Пластинчатые теплообменники являются наиболее совершенным аппаратом для охлаждения пивного сусла, они имеют большую пло­щадь поверхности теплопередачи и малые размеры. Конструкция теп­лообменника дает возможность изменять схему движения потоков продукта и теплоносителя и в одном теплообменнике иметь секции различного назначения: для нагревания, охлаждения, регенерации теплоты. Пластинчатые теплообменники легко разбираются, что дает возможность проводить тщательную очистку всех элементов. Недо­статком является довольно быстрый износ уплотнительных прокла­док между пластинами.

Разработан способ осветления холодного пивного сусла флотацией. При флотации более полно удаляются частицы твердой фазы сусла, и одновременно оно насыщается кислородом. Осуществляется флота­ция следующим образом.

Охлажденное в теплообменнике сусло смешивают в потоке с тон­кодиспергированным обеспложенным воздухом в аэрационном уст­ройстве, например, Ш4—ВКП или трубе Бентури. Рабочий элемент Ш4-ВКП - это мелкопористая свеча, куда подается воздух под давлением ОД—0,25 МПа. Расход воздуха, измеряемый ротаметром составляет 0,35—2,1 м^э/м³ сусла в час.

Сразу после смешивания сусла с воздухом (аэрирование) в сус-лопровод вводят семенные дрожжи. Смесь направляют в емкость для флотации.

В процессе флотации взвеси охлажденного сусла вместе с частью мертвых клеток адсорбируются на поверхности воздушных пузырь­ков и вместе с ними выносятся на поверхность сусла.

По окончании подачи аэрированного сусла во флотационную ем­кость его выдерживают при температуре 6—9°С в течение 6—10 ч для завершения флотации и проведения одновременного процесса пред­варительного брожения. Осветленное сусло передают на брожение. Пена, включающая частицы взвесей охлажденного сусла и мертвые дрожжевые клетки, оседает на стенках флотационной емкости. После удаления сусла ее смывают водой.

§ 3. Показатели качества сусла

Для приготовления пива различных наименований качество при­готовленного для брожения начального сусла должно отвечать опре­деленным требованиям.

Для светлых сортов пива с массовой долей сухих веществ в на­чальном сусле 11—13% кислотность составляет 1,5—2,8 к.ед, цвет 0,8—2 ц.ед. Для темных и высокоплотных сортов кислотность не­сколько выше — до 4,5 к.ед.

Состав экстракта сусла (в % к массе сухих веществ) следую­щий: сырая мальтоза 60—70, декстрины 15—26, сахароза 2—8, пен-тозаны 3—4, азотистые вещества 3—6, минеральные вещества 1,5— 2. В состав углеводов сусла входят также гумми-вещества (0,2%), инозит и др.

В сусле находятся также хмелевые горькие кислоты, хмелевые смолы, полифенолъные вещества, незначительное количество хме­левого эфирного масла. В 1 дм³ сусла содержится приблизительно 150—200 мг полифенольных и 100—180 мг горьких веществ.

Из азотсодержащих соединений в сусле содержатся альбумозы и пептоны, аминокислоты, амиды, а также аммиачный азот. Значи­тельная часть азота сусла (45-50%) представляет собой усвояемый дрожжами азот. Для качества пива большое значение имеет белковый состав сусла. В экстракте сусла содержится 1,4—1,8% коагулируемого белка и 0,23—0,35% амишюго азота.

Для получения стойкого светлого пива сусло концентрацией 11—13% должно в 100 см³ содержать 75—100 мг общего азота с его распределением по Лундину (%): фракции А (высокомолекуляр­ные азотистые вещества) и В (среднемолекулярные азотистые ве­щества — пептоны и пептиды) — по 12—15; фракция С (аминокис­лоты и полипептиды) 60—75.

Из органических кислот в сусле имеются: муравьиная, уксусная, пропионовая, янтарная, молочная, щавелевая и другие кислоты.

Для получения пива нормальной кислотности начальное сусло должно иметь титруемую кислотность 2,3—4,6 см³1 н раствора NaOH на 100 см³ сусла (к. ед.) и рН 5,4—5,8.

При общем содержании золы в сусле около 1,5% примерный со­став ее: SiO₂ - 0,148; СаО - 0,044; MgO - 0,12; P₂O_S - 0,684.

В сусле в небольших количествах содержатся витамины В, (тиа­мин), В₂ (рибофлавин) и В₆ (пиридоксин).

Относительная вязкость 11%-ного сусла при 20°С: 1,6—1,65; 12%-ного- 1,7-1,75; 13%-ного - 1,8-1,9 мПа-с.

Концентраты пивного сусла

Концентраты пивного сусла представляют собой густые сиро­пы, содержащие 75-80% сухих веществ. Их приготовляют сгуще­нием неохмеленного пивного сусла выпариванием под разрежени­ем. Концентраты можно долго хранить и перевозить на дальние расстояния, что удобно для организации производства пива в от­даленных районах страны.

В зависимости от качества исходного сырья и целей использова­ния различают следующие виды концентрата сусла.

Мальц-экстракт — концентрат сусла, полученного из свежепро­росшего или сухого солода, обладающий высокой ферментативной активностью, используется как заменитель солода.

Концентрат пивного сусла и ячменный сироп, получаемые с при­менением значительных количеств несоложеного ячменя и различ­ных ферментных препаратов, используются вместо несоложеного зерна при получении сусла, либо после разведения водой для сбраживания восстановленного сусла.

Концентрат пивного сусла, получаемый из традиционного сырья, после разведения водой и сбраживания полученного сусла использу­ется непосредственно для приготовления пива.

Сухой концентрат охмеленного пивного сусла получают в виде светлого порошка влажностью не более 6%. Для этого охмеленное сусло с содержанием 14—17% сухих веществ распыляют и высушива­ют в вакуумной пневматической сушилке. Сухой концентрат фасуют в двухслойные пакеты и упаковывают.

Для приготовления пива такой концентрат растворяют в воде и полученное сусло сбраживают дрожжами.