Непрерывный способ производства охмеленного сусла

Прогресс в этой области непрерывного производства сусла, который должен был бы предшествовать переводу на непрерывный процесс всего производства пива, пока невелик. Причиной 216 этого являются, с одной стороны, трудности, связанные с решением этой задачи, с другой, - то, что современные варочные агрегаты высокомеханизированы и частично автоматизированы, ручной труд ограничен наблюдением за работой оборудования. Поэтому с экономической точки зрения существенных выгод от непрерывного производства сусла не ожидается. Бесспорным преимуществом классического варочного процесса является то, что он позволяет легко поддерживать и изменять условия ферментативных реакций, особенно при изменении качества сырья.

Состав сусла, полученного непрерывным способом, не должен отличаться от состава сусла, изготовленного из такого же сырья периодическим способом.

Классический процесс может быть разделен на три стадии:

растворение экстрактивных веществ и осахаривание крахмала;

отделение сусла от дробины и выщелачивание ее;

кипячение сусла с хмелем.

Невозможно перечислить все факторы, от которых зависят эти процессы, и, тем более при непрерывном способе. Поэтому некоторые исследователи занимаются решением только частичных проблем: непрерывное затирание, непрерывное кипячение сусла с хмелем и т. д.

Наиболее далеко продвинулись опыты, начатые после второй мировой войны в Англии, а позже в Канаде. В обоих государствах принят инфузионный способ получения сусла, который легче приспособить к непрерывному производству, чем декокционный. Проблемы непрерывного производства были решены прежде всего в институте пивоварения в Нутфильде (Англия), где исследователи Давис и Поллок разработали аппаратуру для непрерывного затирания и фильтрации сусла [4]. Позже по предложению Поллока [5] это оборудование было заменено на заторное и фильтрационное устройство в кругообразном чане с вращающимися, веерообразно расположенными секциями. Одновременно на заводе APV (Aluminium Plant Vesselco) был разработан непрерывный способ варки сусла с хмелем [4], оба эти устройства после определенного усовершенствования были использованы в непрерывном варочном агрегате, описанном выше.

В США Малей [6] предложил линию для непрерывного производства пива, основной частью которой является устройство для непрерывного производства охмеленного сусла. Заторное и фильтрационное оборудование состоит из двух расположенных одна над другой узких ванн общей длиной 8,25 м и шириной 0,63 м. Через ванны проходит ленточный транспортер, который на определенных участках работает как фильтрационное сито. В верхней ванне происходит затирание и фильтрация, а в нижней - выщелачивание. Солод перемешивается с определенной частью воды (налив) и пропускается вместе с ней через дробилку. Раздробленный солод образует густой затор, который поступает на ленточный транспортер в верхней ванне и перемещается со скоростью 4,2 см/мин через участок затирания, где постепенно нагревается с помощью обогревателей. Для лучшего выравнивания температуры затор перемешивается лопастным механизмом.

Затем нагревание на определенном участке приостанавливают и выдерживают, после чего температуру повышают до температуры осахаривания, при которой затор проходит через участок покоя, где дробина медленно осаждается на ленточный транспортер. Между транспортером и дном ванны на участке затирания имеется зазор 3 мм, в фильтрационном и выщелачивающем - 25 мм. Фильтрационные и выщелачивающие участки разделены на четыре секции так, чтобы на первых участках мутные фракции могли откачиваться обратно, а в последующих - прозрачные стягиваться. Сусло стягивается сверху и снизу. Прозрачное сусло и промывание воды соединяются и непрерывно стекают в приемник и далее в котел. На последнем участке нижней ванны выщелоченная дробина выгружается и транспортер перед входом в верхнюю ванну автоматически очищается.

Кипячение сусла с хмелем проводится в горизонтальном цилиндрическом резервуаре с хорошо изолированной рубашкой. Обогревающая поверхность расположена по всей длине резервуара и достигает половины его высоты. Через центр резервуара проходит вал с лопатками и щетками, которые, с одной стороны, приводят сусло в винтообразное движение, с другой - очищают стены. Резервуар разделен на четыре отделения: в верхней части перегородок имеются отверстия, через которые сусло с хмелем может проходить в следующее отделение. Ударное действие пластин лопаток препятствует возвращению сусла. В первом отделении сусло доводится до кипения и кипятится без хмеля, во втором и последующих отделениях автоматически добавляется хмель обычными дозами. После окончания кипячения (2 ч) сусло и хмель из варочного резервуара, после отделения в экстракторе или хмелевом фильтре, который задерживает также и коагулянты, медленно протекает через охлаждающее устройство. Производительность опытной установки в зависимости от необходимой плотности сусла колеблется от 6 до 12 гл сусла в 1 ч и, по литературным данным, может быть увеличена за счет увеличения ширины ванн при той же длине. У этого способа производства представляет интерес непрерывная транспортировка затора и дробины на ленточном транспортере и непрерывное движение сусла в варочном резервуаре (сусловарочном котле).

В пивоваренном институте в Вальдкирхене (ФРГ) Рейгер проводил опыты по непрерывному затиранию и фильтрации по способу B-I-W (Brauerei - Institut WaldKirch) [7]. При этом используется дробленый солод тонкого помола и применяется инфузионный способ так же, как конвенционный метод при анализе солода. Затирание и осахаривание проводится в системе четырех сосудов и дробина отделяется в вакуумном фильтре. Опытное оборудование имеет производительность 4,5 гл сусла в 1 ч. Опыты, проводившиеся с вакуумными фильтрами в других институтах, до сих пор не дали хороших результатов.

В СССР еще в 1957 г. было разработано оборудование для непрерывного производства сусла по проекту Е. А. Вовка. Более подробно оно описано в Kvasnem prumyslu [4]; основными эле-ментами этой установки является смеситель, осахариватель и проточный сусловарочный резервуар. Хмель добавляется в сусловарочный резервуар измельченным; для отделения дробины используют центрифугу с экстракцией дробины. Для отделения вываренного хмеля, а также для осветления сусла и промывных вод - сепаратор. Оборудование использовали для испытаний в полузаводском масштабе. Это оборудование работало удовлетворительно и согласно сообщениям в принятой схеме существенных изменений не было проведено.

В последнее время схему непрерывного производства сусла разработал М. Д. Джамалов [8]. По этой схеме оболочка перерабатывается отдельно. По имеющимся данным, при этом способе производства в засыпе могут быть увеличены доли несоложеного ячменя. До сих пор не было опубликовано подробных данных об используемом оборудовании.

В ЧССР опыты по непрерывному декокционному затиранию в системе соединенных сосудов проводят Дир и Моштек [9]. Форма и объем сосудов рассчитаны так, чтобы были достигнуты эффективные проточные объемы. Часть густого затора и сусла кипятят в отдельных сосудах. Дир и Моштек изучают изменения состава заторов и сусла, главным образом сахаров и азотистых веществ. Результаты сравнивают с величинами, полученными при классическом способе, и выясняют возможности практического использования.

В Исследовательском институте пивоварения в Праге также проводятся опыты по непрерывному производству сусла. По проекту Карла отварку и позднее заторы кипятят, чтобы в проточной среде быстро расщеплялись и растворялись экстрактивные вещества. В настоящее время в Англии на четырех заводах работают полузаводские непрерывные варочные отделения производительностью 8 гл сусла в 1 ч. Теоретически в каждом варочном отделении можно было бы изготовить около 73 000 гл 12%-ного сусла в год. Затирание ведут по способу, разработанному совместно Научно-исследовательским институтом в Нутфельде и заводом APV. Для кипячения сусла с хмелем используют непрерывный способ APV, а в целой системе применяют также проекты пивоваренных заводов A. Guinnes и Courage - Barclay - Simonds Ltd. (Лондон). На рис. 44 изображена схема компоновки оборудования по проекту завода APV.

Рис. 44. Схема непрерывного производства охмельного сусла

Очищенный солод и подготовленные заменители его поступают в бункера 1, из которых автоматически отбираются. Солод проходит через дозатор 2 и попадает в двухвальцовую дробилку 5, и далее в заторное устройство 4. Заменители (дробленый рис или кукуруза) проходят через объемный дозатор 5 и попадают прямо в заторное устройство 4, соединенное с насосом. В заторное устройство подается вода; температура и объем ее регулируются автоматически. Затор перекачивается в конвентор 6 насосом, который вводит в него точно определенную дозу.

Конвентор представляет собой систему трубок, погруженных в водяную баню; в них затор медленно нагревается и постепенно осахаривается. После этого осахаренный затор проходит через специальный обогреватель 7, в котором нагревается до температуры, необходимой для быстрой фильтрации, и поступает в ротационный фильтр 8. Это кругообразный сосуд, разделенный внутри на 10 самостоятельных секций, расположенных веерообразно, и вращающихся по кругу; они имеют дно с фильтрационными отверстиями, сусло в них отфильтровывается, а дробина выщелачивается в противотоке. Жидкие промывные воды из последней секции проходят через невыщелоченную дробину в предыдущих секциях. Выщелоченная дробина из последней секции автоматически выгружается на шнековый транспортер.

Первое сусло и промывные воды собираются в приемнике 9 из которого насосом перекачиваются в полунепрерывную сусло-варочную систему. Она состоит из бункера хмеля, соединенного с дозатором 10, и двух горизонтальных цилиндрических резервуаров 11, в которых проводится кипячение сусла с хмелем. Сусло-варочные резервуары в нижней части снабжены обогревательной системой. Заполняются они попеременно; когда первый резервуар наполнен, содержимое нагревается до кипения, добавляется хмель и проводится кипячение сусла с хмелем. Между тем заполняется второй варочный резервуар. После кипячения сусла с хмелем прокипяченное сусло спускается в хмелеотделитель 12, в котором оно отделяется от хмеля и выщелачивается хмелевая дробина. Охмеленное сусло перекачивается в следующий приемник 13. Экстрапар из обоих варочных резервуаров поступает в конденсаторы 14 и используется для нагрева производственной воды. Из приемника 13 сусло перекачивается в прибор 15, в котором автоматически корректируется плотность путем добавки кипяченой воды с учетом установленного объема экстракта.

В Англии готовое сусло дополнительно проходит через измерительную систему 16, в которой определяется объем, температура и плотность сусла.

Готовое сусло собирается в приемнике 17, из которого непрерывно перекачивается через два теплообменника 18 и охлажденным поступает в бродильные чаны.

Управление перекачиванием продукта, регулирование температуры и большая часть всех других операций осуществляется централизованно с пульта.

Контрольные и регистрирующие приборы находятся на щите управления.

Поверхности, соприкасающиеся с продуктом, изготовлены из нержавеющей стали. В решении сложных узлов установки, в части управления, регистрации и измерения параметров процесса принимали участие несколько специализированных английских фирм.

Как видно из описания, сусловарочное устройство не работает полностью непрерывным способом, однако из последнего приемника сусло вытекает непрерывно и постоянно в одном и том же количестве.

Введением за конвентором дополнительного элемента можно отделить часть затора и после кипячения снова вернуть его в конвентор. Таким образом можно приблизить процесс к декокционному процессу.

При проведении сравнительных анализов в опытах по непрерывному производству сусла, полученного классическим способом, не были отмечены существенные изменения в химическом составе сусла.