Другие способы отделения дробины

Пока не удалось найти удовлетворительный способ отделения дробины, который бы полностью заменил процесс в фильтрационном чане или фильтр-прессе. Испытывали современные центрифуги с автоматической выгрузкой дробины, однако и при использовании этих центрифуг из-за большого количества дробины возникают трудности. Центрифуги должны иметь большую мощность, а при более быстром процессе сусло не получается прозрачным. Выщелачивание дробины также затруднено: сначала надо отделить сусло, а потом выщелачивать дробину. Испытывали и ротационное сито, на котором отделялась дробина и сусло осветлялось в центрифуге. По Шульпу - Берндту, эти опыты не были успешными. Однако автор цитирует случай из практики, когда первое сусло и промывные воды спускали из чана быстро, однако они были мутные и их осветляли на центрифугах.

Опыты с вакуумными фильтрами или с коническими шнеками, в которых дробина прессуется, а сусло и промывные воды фильтруются или центрифугируются, также не дали результатов, которые удовлетворяли бы требованиям практики. Другие способы фильтрации, применяемые в Англии (Davis и Pollock APV) описаны в разделе о непрерывных способах производства сусла.

После окончания фильтрации дробина должна быть удалена как можно быстрее, чтобы оборудование можно было использовать для следующей варки. После выпуска последней промывной воды дробину выгружают из чана разрыхлителем с косо поставленными ножами. Выгружаемая дробина попадает в воронку, а из нее на шнековый транспортер, с помощью которого передается к месту назначения. При транспортировке на большие расстояния следует использовать насос или монтежю. Монтежю - это цилиндрическая емкость с коническим дном, рассчитанная на всю засыпь, и поэтому довольно большая по объему. Дробина поступает в монтежю, который потом закрывается, и под действием пара выгружается из него. Часто в нижнюю часть монтежю вводят воду, чтобы выгрузка дробины была постепенной. Монтежю использовали главным образом тогда, когда еще конструкция насосов не была совершенна и насосы быстро изнашивались. В настоящее время предпочитают насосы, которые имеют соответствующую конструкцию и изготовлены из хорошего материала. Обслуживание насосов проще, чем монтежю.

Солодовая дробина - это нерастворимые остатки солода, оболочки, неосахаренный крахмал и другие нерастворимые вещества из эндосперма, а также вещества, которые при затирании коагулировали и задержались в слое дробины. Из 100 кг солода получается, как правило, 110-120 кг дробины с влажностью75-85%. По виду дробины можно определять правильность ведения процессов дробления и затирания, а также качество солода. В дробине не должно быть целых или малодробленых зерен. Оболочка должна быть хорошо измельчена и не образовывать непроходимые комки. Сухая, хорошо стекшая дробина свидетельствует о хорошем качестве солода и правильном ведении процесса затирания.

Дробина должна быть хорошо выщелочена. В литературе указывается, что содержание вымываемого экстракта в мокрой дробине не должно превышать 0,5%. В обычной практике в ЧССР дробину не вымывают так сильно, чтобы ограничить выщелачивание веществ, отрицательно влияющих на вкус пива. Содержание общего оставшегося в сырой дробине экстракта не должно быть выше 1,25%. Для ориентации в табл. 14 приведено несколько цифровых данных.

Сырая дробина в свежем виде теплая и содержит вещества, подвергающиеся быстрой порче. Поэтому ее нужно немедленно вывозить с территории пивоваренного производства для использования в сыром виде или для консервирования.

Сырая дробина из варочного отделения транспортируется или во двор в специальные емкости, или прямо в емкости, в которых отвозят. На больших предприятиях дробину часто передают в специальное помещение, находящееся вне основного производства, главным образом в силосы, из которых отпускают потребителям.

В настоящее время дробину передают чаще всего насосами особой конструкции, часто добавляют к ней воду или пар, чтобы быстрее транспортировать.

Силосы для дробины бывают бетонные или стальные, внизу они снабжены дозирующим устройством для отпуска дробины. Транспортирующее устройство для дробины и место, где она хранится, должны содержаться в постоянной чистоте и не только потому, чтобы предохранить дробину от порчи, но главным образом с учетом требования санитарии пивоваренного производства.

Больше всего дробины вырабатывают в весенние и летние месяцы, когда уже достаточно зеленого фуража, и поэтому сбыт ее несколько задерживается. Если сбыт не обеспечен, то дробину следует консервировать сушкой или иным способом, чтобы она не испортилась.

Для сушки дробины чаще всего используют простейшие барабанные сушилки разных конструкций. Старые сушилки представляют собой желоб с двойным кожухом, который закреплен на подставке. В желобе размещен вращающийся барабан тоже с двойным кожухом. Пар низкого давления около 0,05 МПа (0,5 атм) поступает сначала в кожух желоба, а потом в кожух вращающегося барабана. Дробина подводится в барабан, при вращении в нем перекидывается и постепенно смещается к его противоположному концу, где попадает в желоб. На периметре барабана спиралевидно размещены лопатки, которые при вращении барабана перекидывают в желобе дробину и, наконец, ее выгружают. Сухая дробина попадает на транспортер, которым отводится в закрома или силосы. Поскольку сухая дробина легкая, ее можно транспортировать также воздухом с помощью вентилятора. Преимуществом этого способа является то, что дробина при транспортировке охлаждается и не складируется теплой.

Другие конструкции сушилок работают при высоком давлении отопительного пара, и поэтому двойные кожухи заменены у желоба чугунными деталями, а у барабана - вращающимся пучком ровных трубок, которые выдерживают избыточное давление до 0,5 МПа (5 атм).

Барабанные сушилки бывают длиной 6-10 м и могут быть снабжены приспособлением для отсасывания пара или простым, но хорошо рассчитанным вытяжным устройством. Сушилки следует хорошо изолировать для снижения потребления пара и герметизировать с целью ограничения пылевыделения. Поверхность нагрева сушилок выбирают так, чтобы во временном диапазоне между отдельными варками можно было высушивать дробину со всей засыпи.

На выпаривание 100 кг воды в час при избыточном давлении 0,05 МПа необходимо около 3 м² поверхности нагрева, при избыточном давлении 0,5 МПа - около 2 м². Для выпаривания 100 кг воды нужно около 110 кг острого пара или 130 кг ретурного пара. Из 100 кг мокрой дробины получают около 20 кг сухой.

Чтобы частично освободить дробину от воды перед сушкой, обычно перед сушилкой устанавливают пресс для дробины. Это устройство аналогично шнековому транспортеру. В конически сужающийся кожух с отверстиями шнеком подается дробина, из которой при переходе через узкую часть выжимается избыточная вода. Объем воды, таким образом, снижается на 40-50%, однако при этом дробина лишается экстрактивных веществ, содержащихся в вытекающей воде. Кроме барабанных сушилок используют также скоростные сушилки, применяемые для сушки зеленого фуража. Дробина в них сушится противотоком горячего воздуха. Этот способ сушки не очень экономичен.

Сухая дробина является высококачественным кормом. По содержанию белков она приближается к бобовым, крахмальных веществ в ней больше, чем в отрубях. Козак приводит для сухой дробилки следующие величины (в %): объем воды 9-10, грубого протеина 21-23, усваиваемых белков 12-14, волокнистой массы 15-16, жиров 5-6, экстрактивных безазотистых веществ 42, крахмальных единиц 50.

При кипячении сусла с хмелем получают охмеленное сусло. Этот полупродукт далее перерабатывают в пиво путем брожения. Кипячение сусла с хмелем сопровождается важными с технической точки зрения физическими и химическими превращениями, большей частью взаимосвязанными. По сравнению с исходным суслом охмеленное сусло несколько более концентрировано, оно стерильно и не содержит никаких активных ферментов. С химической точки зрения оно беднее коагулированными белками, образующими при кипячении так называемый брух, и содержит выщелоченные и частично измененные вещества из хмеля. Указанные изменения количественно зависят от продолжительности и интенсивности кипячения, перемешивания и степени упаривания, а также от pH и присутствующих дубильных веществ. Эти факторы влияют на осаждение (коагуляцию) белков, на образование комплексных соединений белков с дубильными веществами, на растворимость и химические превращения горьких хмелевых веществ, на цвет охмеленного сусла, на образование восстанавливающих веществ (редуктонов) и на изменения некоторых других веществ сусла второстепенного значения. Упариванием получают требуемую экстрактивность готового охмеленного сусла. Выпаривание избыточной воды неизбежно, поскольку объем сусла увеличивается на воду, необходимую для выщелачивания дробины.

Стерилизация и инактивирование всех ферментов кипячением имеет основное значение при дальнейшей переработке охмеленного сусла брожением.

Стерильность готового охмеленного сусла является необходимым условием биологической чистоты главного брожения и дображивания и биологической стойкости готового пива. При слабокислой реакции и в присутствии антисептических компонентов хмеля сусло стерилизуется кипячением очень быстро. Чтобы уничтожить все микроорганизмы, включая стойкие споры бактерий, достаточно по старым данным (Моррис) сусло кипятить 15 мин.

Приблизительно за то же время кипячением инактивируются все ферменты. При производстве пива это технологически необходимо, так как из практики спиртовой промышленности известно, что амилазы обладают способностью в присутствии живых дрожжей расщеплять декстрины до мальтозы. Раньше это объяснялось присутствием особого вещества в дрожжах, который придает амилазам способность расщеплять декстрины. Согласно же новейшему объяснению предполагается взаимодействие амилаз с дрожжевой α-1,6-амилоглюкозидазой, которая, расщепляя связи α-1,6, делает доступными для действия амилаз другие связи. В настоящее время указанный феномен приписывается предельной декстриназе, которая расщепляет декстрины при брожении лучше, чем при затирании, где она ингибируется присутствующей мальтозой, концентрация которой при брожении снижается. В таких условиях декстрины в охмеленном сусле постепенно расщеплялись бы до мальтозы, которая сбраживалась бы. Точно также под действием активной протеиназы образовалось бы слишком много ассимилированного азота. Такие условия при производстве пива не пригодны.

Простейшие белки (протеины), альбумины и глобулины, растворенные в сусле, при кипячении с хмелем осаждаются (коагулируются) и образуют так называемый брух. Осаждение и устранение белков, осажденных при кипячении, должно быть совершенным, поскольку их остатки могут помешать брожению и образовать в готовом пиве муть.

Уже указывалось, что осаждение (коагуляция) белков кипячением протекает в две стадии. Молекулы белков в результате частичной потери воды (дегидратации) переходят сначала из состояния лиофильного в лиофобное, т. е. денатурируются. В растворе (суспензии) их удерживает только электрический заряд. Денатурацию поддерживает присутствие электролитов. Потом происходит собственно осаждение (коагуляция), при которой дегидратированные мицеллы образуют хлопья (агломеризуются).

На коагуляцию белков в охмеленном сусле влияют pH и концентрация сусла, продолжительность и интенсивность кипячения и присутствующие полифенольные (дубильные) вещества.

Белки во время кипячения лучше всего коагулируют при pH, соответствующем изоэлектрической точке отдельных белков. Ячменный альбумин (левкозин) имеет изоэлектрическую точку при pH 5,75, ячменный глобулин (эдестин) а, β и γ при pH 5,0, 4,9 и 5,7. Из разности этих величин вытекает, что все присутствующие виды белков при кипячении нельзя осаждать в равной степени полно. Тем не менее pH 5,2 считается оптимальным для образования бруха. При этом pH-кипячение наиболее эффективно.

Влияние концентрации сусла на коагуляцию белка проявляется при наибольшем содержании осаждаемого азота в разбавленном сусле. Следовательно, за одно и то же время кипячения осаждается относительно больше белков из сусла низшей концентрации. Поэтому сильно концентрированное сусло следует кипятить дольше, чем менее концентрированное, если должен быть обеспечен одинаковый эффект. По Люэрсу, коагуляция белков в концентрированном сусле замедляется при более высокой вязкости и наибольшем содержании защитных коллоидов (декстринов и т. д.). Абсолютное количество бруха в более концентрированном сусле больше, чем в менее концентрированном.

При длительном кипячении количество бруха обычно возрастает. В первые 25 мин коагуляция протекает наиболее интенсивно. Кипячение сусла с хмелем в течение 1 ч считается для образования бруха оптимальным. Однако в практике кипячение обычно затягивают, чтобы обеспечить хороший брух у сусла, сваренного на щелочных и очень мягких водах, бедных электролитами. Чтобы лучше использовать хмель, на чехословацких заводах сусло кипятят обычно 2 ч, варка не должна продолжаться менее 1,5 ч, или более 2,5 ч. Слишком продолжительное кипячение неэкономично, а также нецелесообразно потому, что часть образовавшегося бруха может снова раствориться, оно не повышает стойкости пива и не способствует улучшению его вкуса.

Интенсивность кипячения поддерживает коагуляцию, а на денатурацию белков не оказывает влияния. Продолжительный нагрев до температуры, близкой к точке кипения (99-100°С), не ведет к образованию в сусле бруха, а только мути. Интенсивность кипячения проявляется в том, что поверхностно-активные белки собираются на поверхности пузырьков образующегося водяного пара и при достижении определенной степени концентрации легче образуют хлопья. Если мицеллы денатурированных белков удерживаются в суспензии электролитическими зарядами и действие поверхностного напряжения превышает электростатическое отталкивание, происходит образование комков и флокуляция. О влиянии температуры подтверждает тот факт, что при кипячении сусла с хмелем при высоком давлении у охмеленного сусла бывает более богатый брух.

На образование бруха при кипячении положительно влияют также полифенольные вещества, а именно как дубильные вещества из солодовой оболочки, так и из хмеля. Полифенольные вещества образуют комплексные соединения не только со сложными высокомолекулярными белками, но и с высшими продуктами ферментативного протеолиза, альбумозами и пептонами. Дубильные вещества - это коллоидные вещества с отрицательно заряженными частицами и с дегидратирующими свойствами. Поэтомуони реагируют преимущественно с положительно заряженными азотистыми веществами, дегидратируют их, поддерживают образование хлопьев, а следовательно, осаждение.

Технологически имеет значение то, что только окисленное дубильное вещество хмеля, т. е. флобафен, образует с белками соединения, нерастворимые при нагреве. Комплексные соединения белков с неокисленными дубильными веществами хмеля при нагреве растворяются и осаждаются только на холоду, в пиве образуют холодное помутнение.

Неполное осаждение белков может помешать главному брожению тем, что частицы холодной мути осаждаются на дрожжевых клетках. В их присутствии молодое пиво плохо осветляется, готовое пиво плохо фильтруется и в нем легко образуется коллоидное помутнение.

Количество азота, осажденного при кипячении, соответствует в среднем 5-6% от всего азота, находящегося в сусле. Отклонения могут быть довольно значительные и зависят от объема и интенсивности кипячения заторов. Хорошо прокипяченное готовое охмеленное сусло содержит при осветлении 1-3% осажденного азота.

Технологически необходимое полное осаждение азота могло бы произойти только при определенном pH. Оптимальный pH коагуляции, выведенный из изоэлектрических точек разных фракций белков, равен 5,2. При этом pH при кипячении образуется наиболее богатый брух, сусло менее окрашивается и из него получается выровненное пиво с приятным горьковатым вкусом.

Хотя это влияние значительно, однако в практике обычным способом почти никогда нельзя получить охмелённое сусло с таким низким pH. Приближение pH сусла к оптимальной величине хотя бы в конце кипячения облегчается тем, что при варке pH на 0,2-0,3 ниже, чем после охлаждения. Однако при обычных условиях рН охмеленного сусла перед концом варки бывает едва ниже 5,5. Больше снизить pH можно только корректировкой пивоваренной воды или искусственным окислением.

В практике правильность осаждения белков определяют по бруху сусла. Хороший брух проявляется в опытной пробирке в виде крупных хлопьев, суспендированных в абсолютно прозрачном охмеленном сусле.

Относительно небольшое производственное использование горьких веществ хмеля при кипячении сусла связано с их низкой растворимостью и обратным выделением определенной части. Еще в 1927 г. было обнаружено, что гумулон переходит при кипячении в раствор в виде изомера. Только 20 лет спустя Верцель и Говарт выделили изомер и идентифицировали его как изогумулон. Рэгби и Бетум установили, что все известные гомологи гумулона и лупулона переходят при кипячении хмеля в раствор в виде соответствующих изосоединений. Наиболее важные - это изосоединения гумулона и его гомологов, т. е. изогумулон, изокогумулон, изоадгумулон, иногда изопрегумулон и изопостгумулон, которые придают пиву основную долю горечи. А изолупулон, изоколупулон, изоадлупулон, иногда изопрелупулон и изопостлупулон влияют на горечь пива очень незначительно.

Использование хмелевых смол зависит главным образом от состава горьких кислот и дозируемого количества хмеля, от достигнутой степени изомеризации, от обратного выделения изомеров вместе с брухом, от времени кипячения и его интенсивности и от pH.

Разница в составе хмелевых смол у хмеля разного происхождения весьма значительна. Чешский хмель, по Ванчуре, характеризуется высоким содержанием гумулона (80%), а в иностранных сортах часто преобладает когумулон (от 20 до 50%). Адгумулону и другим, до сих пор не определенным гомологам, исследователи уделяли небольшое внимание, так как их общее содержание в хмеле очень незначительно.

Удалось установить, что три основные изосоединения имеют приблизительно одинаковую горечь. Тем не менее при кипячении хмеля возникает разница в том, что гумулон и гомологи не обладают одинаковой способностью образовывать изосоединения. Гумулон изомеризуется при кипячении сусла с хмелем от 35 до 41%, когумулон от 38 до 59%, а адгумулон от 41 до 67%. Согласно этому гумулон придает относительно меньше горечи, чем оба другие гомолога. Однако, хотя у чешских сортов хмеля преобладает гумулон, горечь чешского пива происходит от изогумулона. При переработке хмеля иностранных сортов с преобладающим содержанием когумулона пиво содержит главным образом изокогумулон. Возможно, что качественная разница в составе исходных α-кислот является одновременно причиной известной разницы в качестве горечи, которая бывает очень существенной.

Степень изомеризации зависит также от дозы хмеля. Халл обнаружил половинную изомеризацию при четырехкратной дозе хмеля. В Бельгии установлено, что выход изомеров снижается на 10%, если доза хмеля повышается на 45%.

Причины значительных потерь изосоединений при кипячении полностью объяснить не удалось. Наибольшие потери возникают в начале варки. Тролль и сотрудники пытались объяснить их образованием гумулиновой кислоты, которая является обычно основным негорьким продуктом, однако ее присутствие в охмеленном сусле не было доказано.

Существенные потери происходят далее в результате осаждения изосоединений гумулонов вместе с брухом сусла. И хотя они значительны, однако всегда ниже, чем общие потери.

Изомеризация гумулонов зависит также от продолжительности кипячения сусла с хмелем, и повышается сначала быстро, потом медленнее. Умеренно повышенное давление при кипячении (температура свыше 100°С) ускоряет изомеризацию, а высокое снижает. Была установлена оптимальная температура 106°С, при которой выход изогумулонов выше на 40%.

Значительное влияние на изомеризацию горьких кислот имеет также pH среды, при увеличении которого (т. е. сдвиг в щелочную область) изомеризация ускоряется. Клоппер установил, что при сдвиге pH от 5,2 до 5,5 изомеризация возрастает на 25%, а при дальнейшем сдвиге pH на 5,8 - на 40%. В нормальном диапазоне pH от 5,1 до 5,3 не были обнаружены заметные различия.

Если участие изосоединений гумулона и гомологов изучено довольно подробно, до сих пор имеются пробелы в сведениях об участии в процессах остальных компонентов хмеля главным образом мягких смол. Имеются данные, что мягкие смолы участвуют в образовании горечи только на 5-10%, а у старого хмеля эта доля может возрастать до 75%.

Интенсивность и качество горечи сусла и пива зависят не только от исходного состава и степени окисления горьких веществ в использованном хмеле, а также от других превращений, протекающих при самом кипячении сусла с хмелем.

На окончательное формирование интенсивности и качества горечи при варке значительно влияет окисление и изменения pH.

При окислении во время кипячения с доступом воздуха горечь всегда возрастает, однако пиво приобретает неприятный вкус. По данным Де Клерка, ухудшение вкуса вызвано, вероятно, окислением не только изогумулонов, но и дубильных веществ. Следует указать, что до сих пор окончательно не изучено влияние на вкус изолупулонов, нерастворимой, неизомеризованной фракции α-горьких кислот и продуктов их окисления в мягкие, а потом в твердые смолы.

Несмотря на то, что увеличение pH среды ускоряет изомеризацию хмелевых смол практически способ изменения pH трудно использовать, поскольку искусственно подщелаченное сусло имеет плохой брух, интенсивный цвет и неприятную горечь. Поэтому пытались выщелачивать хмель в щелочной среде еще до кипячения сусла с хмелем. Первоначальный метод (Кольбах, Виндиш и Дитрих, 1922) состоял в том, что хмель варили в 0,05 н. растворе соды. С тех пор в разных странах было предложено много технологических и конструктивных решений проведения процесса предварительной изомеризации в щелочной среде, в результате чего возникло несколько модификаций этого процесса, в том числе и в ЧССР (Салач, 1956), однако эти методы не нашли распространения в практике.

Для характеристики горечи сусла и пива Салач и сотрудники предложили индекс горечи, выражающий отношение горьких хмелевых веществ, связанных в коллоидах, к веществам, присутствующим в молекулярной форме.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: