Перекачка молодого пива и съем дрожжей

Определение выдержки пива

Молодое пиво считается выдержанным и готовым для перекачки тогда, когда главное брожение установилось настолько, что дневная убыль экстракта снижается до 0,2 мас.%. Дрожжи в этот период уже осели, дека опустилась и поверхность молодого пива потемнела. Определение точного времени для перекачки очень важно, поскольку молодое пиво должно попасть в лагерные емкости с определенной долей сбраживаемого экстракта, а также с требуемым количеством активных дрожжей, чтобы дображивание было достаточно интенсивным и пиво было насыщено углекислым газом. Нельзя перекачивать пиво недостаточно сброженное, слишком "зеленое", с большим количеством дрожжей, так как давление в лагерных аппаратах превысит допустимый предел, потребуется выпускать избыточный углекислый газ и пиво получится перешпунтованным, со слишком высокой пенистостью и с пустым вкусом.

Сбраживание в бродильном отделении следует регулировать в зависимости от концентрации сусла и изготавливаемого типа пива с учетом требуемой степени сбраживания его. Чтобы в бродильном отделении можно было правильно определить сбраживание, надо знать конечную (достижимую) степень сбраживания. У чешских сортов пива она колеблется между 76-82%.

Сбраживание молодого пива в бродильном отделении, как правило, на 14-18% ниже, чем конечная степень сбраживания. При переработке одинакового сырья и при неизменном технологическом процессе конечная степень сбраживания бывает постоянной. Несмотря на это на крупных пивоваренных заводах конечную степень сбраживания определяют обычно у каждой серии варок, смешанных в одном чане предварительного брожения. В настоящее время работают по скоростному методу Зильберэйзена таким образом, что к 200 мл сусла добавляют 32 г прессованных дрожжей; при постоянном перемешивании при комнатной температуре (20°С) имеющиеся сбраживаемые вещества сбраживаются за 5 ч.

В условиях Чехословакии видимая степень сбраживания в бродильном отделении колеблется у светлого пива при перекачке от 60 до 65%, у темного от 52 до 57%) и у специального пива от 58 до 62 %.

Ниже приведены данные перекачки и шпунтования пива.

Сбраживание очень изменяется при переработке различных заменителей солода. Трудно осахариваемые зерновые культуры (ячмень, кукуруза) снижают сбраживание, сахар, наоборот, значительно повышают. Степень сбраживания обычного чешского пива при перекачке по сравнению с конечной степенью сбраживания колеблется в зависимости от состава сусла в довольно широком диапазоне, приведенном в табл. 20.

Таблица 20. Степень сбраживания разных сортов светлого пива, %

Обычно в практике степень сбраживания не высчитывают и пиво перекачивают как только видимый экстракт, определенный сахарометром, снизится до величины, отвечающей требуемой степени сбраживания, например у 10%-ного сусла до 3,6-3,9%. Для правильной оценки сбраживания сахарометрические данные сами по себе недостаточны (экстрактивность исходного сусла часто очень колеблется) и в этом случае необходимо высчитывать степень сбраживания.

Зрелость пива для перекачки определяют также по виду деки. К концу главного брожения прекращается образование углекислого газа, коричневые завитки опускаются и дека снижается и густеет. Если брожение прекращается, то постепенно оседают на дно вещества, ранее осевшие и вынесенные к поверхности. От этого дека становится рыхлей, появляются голые места; эта стадия для перекачки пива слишком запоздалая.

Молодое пиво следует перекачивать, пока дека еще густая и по всей поверхности чана выравненная, т. е. пока молодое пиво еще содержит достаточно экстракта для дображивания.

Зрелое пиво для перекачки должно быть осветлено и дрожжи осаждены так, чтобы в лагерные емкости перешло только то количество дрожжей, которое необходимо для дображивания оставшегося экстракта. Если перекачивается зеленое пиво, т. е. с большим содержанием дрожжей, то дображивание бывает бурное и быстрое. Перезревшее пиво, наоборот, содержит мало сбраживаемого экстракта и активных дрожжей и дображивание неудовлетворительное. По осветлению зрелость пива определяют по-разному.

Некоторые пивовары предпочитают зеленое пиво и добились при этом успехов, другие же перекачивают пиво хорошо созревшее, и если нужно, добавляют к нему завитки.

Осветление молодого пива определяют, с одной стороны, после сдува деки по цвету сусла (от цвета ржавого до темно-коричневого), и с другой - по прозрачности в опытных стаканах. Одновременно с осветлением определяют также вкус и цвет молодого пива. Осветление довольно часто бывает различным в зависимости от типа использованных дрожжей. Хлопьевидные дрожжи хорошо агглютинируют и быстро осаждаются. При просвечивании в опытном стаканчике лучи света легко проходят через жидкость и комки дрожжей образуют брух. Пылевидные дрожжи дольше остаются рассеянными, и поэтому прозрачность в стаканчике низкая, даже если основная доля дрожжей осела; в этом случае пиво выглядит мутным. Лучше определять зрелость пива для перекачки по седиментации и осветлению в стаканчиках. Поэтому пиво берут в стаканчики за 1-2 дня до перекачки, чтобы получить представление о возможном осветлении и количестве дрожжей в молодом пиве.

Температура перекачиваемого пива должна быть близкой к исходной температуре сбраживания и поэтому постепенным охлаждением она снижается до 5-6°С. Более низкие температуры (ниже 3°С) непригодны; деятельность дрожжей ослабляется и их приспосабливаемость к низкой температуре продолжается дольше. Высокие температуры перекачиваемого пива тоже непригодны; начало дображивания бывает быстрым, выделяется много углекислого газа и кроме того лагерные помещения излишне нагреваются.

Снятие деки

Перед перекачкой следует устранить вещества, вынесенные на поверхность в деку. Коагулированные хмелевые смолы, дубильно-белковые соединения и остальные вещества частично растворяются, оседают на дно или перемешиваются с пивом и придают ему терпкий привкус. Доли этих веществ относительно велики, поскольку масса снятых и стекших дек колеблется в зависимости от экстрактивности сусла и дозы хмеля от 2,5 до 6 кг на 100 гл пива. При опытах в ПВС в Бранике масса стекших дек с содержанием 58-62% воды колебалась от 2,8 до 3,7 кг на 10 гл сусла 10 мае. %. В деках всегда содержатся и дрожжи, вынесенные вместе с другими веществами. При соприкосновении с воздухом из-за недостатка питания они подвергаются автолизу и снова погружаются в пиво, ухудшая его вкус. И наконец, в деках задерживаются также бактерии и плесень из воздуха и поэтому деку следует вовремя снять, чтобы она не погрузилась в пиво.

Деки снимают очень осторожно легким, плоским алюминиевым черпаком с отверстиями диаметром около 2 мм. Черпак осторожно подводят под деку так, чтобы плавающие частицы все были подхвачены. Из больших чанов деки снимать сложнее; обычно используются легкие, лакированные рейки, или алюминиевые черпаки с длинной ручкой. Следует действовать очень осторожно, чтобы части деки не намокли и не погрузились на дно.

Часто деки снимают за день до перекачки. Опасения возможности окисления или инфицирования необоснованы. Поскольку брожение еще не прекратилось, поверхность молодого пива вскоре покроется тонким слоем пены, которую можно снять непосредственно перед перекачкой. Опасность инфекции при таком процессе меньше, чем недостатки, которые могут вызвать погружение деки. Проводились опыты по улавливанию осаждающихся веществ на решетках или перфорированных вкладышах из алюминиевых листов. Объем улавливаемых веществ хотя и увеличился, но очистка применяемого оборудования была слишком трудоемкой и этот способ в практике не прижился.

Ванчура и Беднар [43] пытались также выделить горькие вещества из дек. Однако сбор большого количества горьких веществ из дек на пивоваренных заводах потребовал бы больших расходов. Деки повышают БПК пивоваренных сточных вод, и поэтому их нельзя спускать в канализацию.

Перекачка молодого пива

Бродильное отделение, как правило, располагают над лагерным отделением, чтобы молодое пиво стекало в лагерные емкости самотеком. Молодое пиво содержит около 0,2 мас. % углекислого газа, который легко освобождается и увлекает дрожжи к поверхности. При перекачке пива следует избегать этого. Трубопроводы, по которым пиво стекает в лагерное отделение, должны быть гладкими внутри, без швов. Диаметры шлангов, трубопроводов и кранов должны быть приблизительно одинаковы. Выпускное устройство под чаном монтируют так, что при открытии крана одновременно вводится стакан, который предотвращает увлечение дрожжей. Выпускное отверстие бывает снабжено защитной покрышкой и перед подключением шлангов должно быть основательно очищено.

Перед перекачкой трубопровод споласкивают и наполняют водой, чтобы устранить воздух. Воздух или пена, скопившиеся в трубопроводе, создают пробки, мешающие перекачке пива. Течение пива должно быть равномерным, без напорных толчков, главным образом не следует резко открывать или закрывать выпускные краны. Если бродильное отделение находится на одном уровне с лагерным подвалом или уклон от бродильного чана к лагерному танку недостаточен для самотека, молодое пиво следует перекачивать. Однако насос не присоединяется прямо к чану; пиво оставляют стекать в размещенный ниже сборник, откуда оно перекачивается в резервуар, расположенный выше, и только из него пиво стекает в лагерное отделение. При прямом перекачивании течение пива не было бы равномерным, увлекались бы дрожжи и при дополнении резервуаров и закрытии кранов в трубопроводе создавалось бы слишком высокое давление.

После перекачки в чане остается немного молодого пива, которое следует выпустить перед съемом дрожжей. Из больших чанов пиво, как правило, перекачивают без остатка и при этом остается лишь небольшое количество дрожжей вокруг выпускного отверстия. Как только перекачка пива окончена, через трубопровод пропускают воду.

Дрожжи осаждаются на дне чана в слое, который в зависимости от типа дрожжей имеет разную высоту и консистенцию. Хлопьевидные дрожжи осаждаются прочным слоем высотой в несколько сантиметров. Пылевидные осаждаются медленнее и выглядят рыхлыми. Сначала осаждаются грубые взвеси, увлеченные с холодильных тарелок вместе с тонкими частицами из хмеля и дробины. Из дрожжей на дно сначала опадают мертвые и ослабленные клетки. Нижний слой дрожжей, называемый еще нижней грязью, клейкий и имеет темный цвет.

Средний слой, называемый ядро, состоит в основном из осажденных дрожжей и содержит здоровые, хорошо упитанные дрожжевые клетки. Ядро здоровых дрожжей имеет светло-желтый цвет, здоровый дрожжевой запах и студенистую консистенцию. Дрожжи из ядра используются для дальнейшего разведения в качестве семенных дрожжей. Над ядром к концу главного брожения всегда образуется верхний более темный слой, в котором содержатся, с одной стороны, легкие несозревшие клетки, которые дольше находились в движении, с другой - комки осажденных веществ, которые выделились из опустившейся деки. Этот слой называется верхней грязью. В дальнейшем процессе он не используется, несмотря на то что содержит молодые активные клетки, поскольку они слишком загрязнены веществами из деки, главным образом хмелевыми смолами, а также микроорганизмами, которые осели с указанными веществами на дно.

Дрожжи снимают деревянными или алюминиевыми скребками с достаточно длинной и прочной ручкой. Сначала снимают тонкий верхний слой, потом под чаном устанавливают чистый сосуд, обычно передвижную алюминиевую ванночку для дрожжей, в которую собирается ядро. Ядро снимают в два приема и очень осторожно, чтобы в него не попал нижний слой. Снятые дрожжи тотчас отправляют в помещение для хранения дрожжей. Верхний и нижний слои собирают в резервуар для отходов. С технологической точки зрения отделение ядра очень важно, поскольку при этом получаются здоровые, активные дрожжи с небольшой долей мертвых клеток и без загрязнений. Поэтому съемом дрожжей должны заниматься квалифицированные работники.

В больших чанах отделение некоторых слоев дрожжей затруднительно. Отрицательно действует и то, что в большом масштабе используются глубокосбраживающие пылевидные дрожжи, которые плохо осаждаются. Поэтому за рубежом собирают все вместе и перекачивают с водой для промывки в сборники. Очистке и биологическому контролю за полученными таким образом дрожжами следует уделять большое внимание. Не следует также забывать о том, что за рубежом часто используют чаны для предварительного брожения, в которых осаждается нижний слой, так что дрожжи бывают более светлыми и чистыми. В Чехословакии у плохо осаждаемых пылевидных дрожжей верхний слои снимают вместе с ядром и отделяют только нижний слой.

Прирост дрожжевой массы после главного брожения различен. В зависимости от типа дрожжей, экстрактивности исходного сусла и хода главного брожения он колеблется от 1,2 до 2,3 л жидких дрожжей из 1 гл пива. Приблизительно 60-70% от общего количества приходится на семенные дрожжи и 30-40% на верхний и нижний слои. Густота жидких дрожжей тоже различна; содержание в них воды колеблется от 82 до 95%. При определении прироста целесообразнее дрожжи взвешивать, чем определять объем в литрах. В снятых дрожжах быстрее сбраживается экстракт в остатках пива и образовавшийся углекислый газ увеличивает их объем.

Уход за дрожжами

Уже при съеме из чана дрожжи разделяются на семенные, предназначенные для дальнейшего разделения, и избыточные (отходы). Избыточные жидкие (или прессованные) дрожжи без обработки направляются для дальнейшего использования.

Прирост дрожжей и дрожжевой массы дрожжей типов S и Р в сусле с разной экстрактивностью приведен в табл. 21.

Таблица 21. Зависимость прироста дрожжей и дрожжевой массы от типа дрожжей и экстрактивности сусла

Семенные дрожжи (ядро) можно сразу же после съема использовать для новой задачи. В этом случае их перемешивают с суслом, процеживают и используют для задачи. Утверждают, что этот процесс лучше всего отвечает их физиологическим свойствам и что их промывка и длительное хранение под водой ослабляют дрожжи. Однако на практике снятые дрожжи нельзя сразу же задавать и поэтому их хранят под водой на холоду. Отмечалось также, что промытые дрожжи более чистые, не содержат механических загрязнений, мертвых клеток и слизистых веществ, с поверхности клеток, клеточная оболочка их проницаема и сорбционные свойства лучше. Большинство пивоваров предпочитают задавать промытые дрожжи.

При промывке и хранении дрожжей обычно придерживаются простого и проверенного в практике процесса. Снятые семенные дрожжи разбавляют одинаковым объемом холодной воды, перемешивают скребком и процеживают через волосяное или металлическое сито в двух- или трехкратный объем холодной воды После перемешивания дрожжи оставляют осесть и первую воду осторожно сливают, поскольку она еще содержит остатки экстракта. Дрожжи снова разбавляют холодной водой и основательно перемешивают. После второго перемешивания с водой дрожжи обычно уже чистые и хорошо оседают. При длительном хранении заменяют только воду с поверхности дрожжей, однако дрожжи с водой не перемешивают. Этот процесс называется промывкой дрожжей; при этом важно, чтобы дрожжи очистились наименьшим количеством воды, чтобы они не ослабли и не было излишних потерь здоровых клеток. Вода для промывки должна быть холодной, т. е. ее температура должна быть ниже, чем температура перекачиваемого из чана пива, из которого были сняты дрожжи. Вода должна быть биологически чистой, и, кроме того, чтобы помешать быстрому изменению осмотического давления в дрожжевых клетках, лучше промывать дрожжи в жесткой воде. Поэтому для промывки и хранения дрожжей раньше использовали только артезианскую воду.

При значительном загрязнении дрожжей промывки недостаточно и поэтому используют другие различные способы. Для получения пива, содержащегося в снятых дрожжах, дрожжи сначала прессовали и потом снова разбавляли водой. Однако полученное пиво имеет плохие качества, оно терпкое, более интенсивно окрашено и имеет низкую кислотность.

По Люерсу, pH этого пива поднимается до 7,8 и если его прибавить к нормальному пиву, то в результате этого может повыситься его склонность к биологическим помутнениям. Промывка дрожжей в мойках разной конструкции имела свои недостатки. Требовалось большое количество промывной воды, здоровые клетки часто смывались промывной водой. Были попытки также добавлять к промывной воде различные химические реагенты, кислоты, основания или антибиотики для того, чтобы, с одной стороны, уничтожить загрязняющие микроорганизмы и, с другой - устранить из дрожжей слизистые вещества. Однако это вмешательство отрицательно влияло на дрожжи; ухудшало их агглютинирующие способности и снижало кислотные свойства. Эти процессы более подробно описаны в монографии Главачека и сотрудников "Пивные дрожжи". В настоящее время эти способы почти не применяются за исключением излишних дрожжей, пред-назначенных для непосредственного потребления населением.

Как правило, снятые дрожжи при хорошей организации производства транспортируют в специально предназначенное для этого помещение, которое должно находиться в бродильном отделении или поблизости, охлаждаться до температуры 4°С и хорошо проветриваться. Такое помещение обычно до потолка выложено плиткой, имеет асфальтовый пол без щелей и с достаточным уклоном к сборникам для отходов. В помещении находятся толь-ко ванны или резервуары другого типа для дрожжей; необходимые инструменты хранятся в другом помещении. Иногда здесь же находится алюминиевый танк с холодной водой для промывки дрожжей, который постоянно пополняется. Вместо деревянных ванн применяют опрокидывающиеся (рис. 70) эмалированные, алюминиевые или из нержавеющей стали. Раньше эти ванны имели сдвоенное дно для охлаждения. Однако, если работают с охлажденной водой и температура помещения не выше 4°С, то дрожжи в ваннах уже не следует охлаждать.

Рис. 70. Ванна для дрожжей

Снятые дрожжи так же, как и при промывке, разбавляют холодной водой и процеживают через сито прямо в ванны. После осаждения дрожжей наклоном ванны вода сливается (может удаляться также темный Рис. 70. Ванна для дрожжей. слой с поверхности дрожжей) и дрожжи снова перемешиваются с холодной водой. Этот процесс можно повторять до тех пор, пока дрожжи не будут абсолютно чистыми, т. е. пока они не станут белыми и на поверхности не будет слоя грязи. После этого вода над дрожжами меняется один раз в день. Сохраняемые таким образом дрожжи в течение 4-6 дней не изменяют своих основных свойств и физиологического состояния.

Рис. 71. Схема сбора, обработки и транспортировки дрожжей (Циеманн): 1 - бродильный чан; 2 - бродильный танк; 3 - транспортная ванна; 4 - насос для дрожжей; 5 - вибрационное сито; 6 - очищенные дрожжи; 7 - резервуар для дрожжей; 8 - спуск для отходов; 9 - хранение дрожжей; 10 - смесительный резервуар; 11 - аппарат для дрожжей; 12 - подача сусла; 13 - чан предварительного сбраживания, 14 - передача в бродильное отделение

На больших заводах транспортировка дрожжей и другие операции механизированы (рис. 71). Дрожжи из чанов откачивают непосредственно к месту хранения или выпускают вначале в специальные ванны и в них подвозят к насосу. Если дрожжи перекачивают непосредственно к месту хранения, то такая транспортировка более быстрая, чем при использовании ванн. Прежде чем дрожжи попадают в сборник, их очищают на вибрационном сите (рис. 72), находящемся прямо над ванной или резервуаром для дрожжей. Вибрационные сита электромагнитные и дрожжи перемещаются по их поверхности с одной стороны на другую. При использовании переменного тока с 50 периодами сито совершает 3000 колебаний в минуту и имеет размах около 1 мм. Отверстия сита имеют диаметр 0,4-0,6 мм. Жидкие дрожжи с содержанием 85-90% воды при попадании на сито равномерно распределяются по всей его поверхности. Под влиянием вибрации они перемещаются по ситу, отделяются и процеживаются через него. Механические загрязнения постепенно перемещаются к противоположной стороне сита, где попадают в отходы. Вибрационное сито размером 400 X 500 мм имеет производительность 100 л/мин. Оно работает при незначительной подводимой мощности (0,15 кВт). Все сито изготовлено из нержавеющего материала и имеет устойчивую конструкцию; его можно легко разбирать и чистить.

Рис. 72. Вибрационное сито (Циеманн)

Процеженные дрожжи улавливают в ванны или резервуары (чаны) соответствующей формы, чтобы они легко стекали из них. Эти резервуары должны быть достаточно большими, чтобы принять дрожжи одного типа из одного или нескольких чанов. Ванны бывают емкостью до 4 гл, чаны - до 10-12 гл. После перемешивания с водой дрожжи перекачивают в емкости, предназначенные для хранения дрожжей; в них они хранятся на холоду под водой, которая не меняется при кратковременном хранении. Насос для транспортировки дрожжей передвижной, чтобы его можно было перемещать от чана к чану. Конструкция насоса очень простая, чтобы он легко разбирался и очищался. Регулирование производительности обычно от 1 до 60 гл/ч должно быть точным, чтобы можно было определить количество транспортируемых дрожжей. В помещении для хранения дрожжей имеется также прибор для переливания их. Часто отмеренное количества дрожжей перекачивают в специальный чан, где его перемешивают с необходимым объемом сусла и одновременно основательно продувают отфильтрованным воздухом. Аэрированную смесь дрожжей с суслом перекачивают в бродильный чан или чан предварительного сбраживания, или в трубопровод, по которому охлажденное сусло стекает в бродильные чаны.

На рис. 73 показана компоновка помещения для хранения дрожжей. В левой части рисунка изображена система из трех емкостей для размножения дрожжей, а в правом углу помещения находится вибрационное сито.

Рис. 73. Разведение и хранение дрожжей (Циеманн)

Использование углекислого газа

Сведения о вредном влиянии кислорода на физико-химическую стойкость пива привели к постоянно увеличивающемуся использованию углекислого газа при розливе пива в бутылки. Кроме того, конструкция аппаратуры для улавливания, очистки и сжижения углекислого газа стала настолько совершенной, что эти процессы были автоматизированы.

Уже говорилось, что при сбраживании 1 кг мальтозы выделяется 0,514 кг, а из 1 кг декстринов - 0,543 кг углекислого газа. В практике считается, что при сбраживании 1 кг экстракта выделяется 0,52 кг углекислого газа. Газообразный углекислый газ имеет плотность 1,529 и при нормальной температуре 1 л его весит 1,905 г, 1 м³ - 2 кг. При сбраживании 100 гл 10%-ного сусла при видимом сбраживании 75% выделится 321 кг или 160,5 м³ углекислого газа. Однако все это количество невозможно использовать. В начале брожения образуется мало углекислого газа и он перемешан с воздухом. В конце брожения так же, как и при дображивании, улавливание углекислого газа затруднительно. Небольшая часть, около 0,4 кг/гл, остается связанной в пиве. Поэтому в практике учитывается возможность уловить и использовать только 50% образовавшегося углекислого газа.

Брожение в закрытых чанах

Согласно исследованиям последних лет [44] пиво, сброженное в закрытых чанах, не отличается ни вкусом, ни степенью сбраживания от пива, сброженного в открытых чанах. Пиво, сброженное в закрытых чанах, иногда имеет более высокое содержание углекислого газа и так же, как и дрожжи, биологически чище, чем пиво, полученное при брожении в открытых чанах. Для улавливания углекислого газа чан должен быть снабжен крышкой, которая закрывает весь чан и обеспечивает создание определенного избыточного давления, необходимого для вытеснения воздуха и отвода углекислого газа.

Пиво может сбраживаться также в горизонтальных или вертикальных бродильных танках, однако, учитывая необходимость экономичного использования площади и требуемые условия для съема деки и сбора дрожжей, предпочитают закрытые чаны обычных размеров. Для закрытия чана выбирают крышку такой формы, как указано на рис. 74. Она лучше всего подходит для вытеснения воздуха и легко чистится. Алюминиевую крышку такой конструкции можно использовать также для закрытия бетонных чанов, однако лучше всего стальные или алюминиевые крышки прикреплять к чанам. В высокой передней части крышки имеются в зависимости от размера чана одно или два отверстия. Они должны быть достаточно большими, чтобы можно было снимать деку и собирать дрожжи. К оснащению закрытого чана относится также смотровое стекло, арматура для освещения, чтобы можно было следить за процессом брожения, термометр, погруженный в бродящее сусло, газоотводная трубка для улавливания угле-кислого газа и предохранительный клапан.

Рис. 74. Закрытые чаны для улавливания CO₂ (Гамбринус, Пильзень): 1 - чаны; 2 - крышки чанов; 3 - холодильники; 4 - выпускное отверстие для пива и дрожжей; 5 - подача и отвод охлаждающей воды; 6 - подача сусла; 7 - улавливание CO₂; 8 - предохранительный клапан

В начале брожения углекислый газ пропускают через сосуд с водой в окружающую атмосферу и определяют интенсивность его образования. Когда образование достаточно, обычно это на третий день брожения, проверяют, достаточно ли чистым выделяется углекислый газ, т. е. не содержит ли он более 0,2% воздуха. Если такой предел достигнут, то отвод углекислого газа переключают на трубопровод к газгольдеру (газометру). Газгольдер отрегулирован на постоянное давление, регулятор должен быть чувствительным, чтобы давление в бродильном чане не поднималось выше 0,0006-0,0007 МПа (0,006-0,007 атм). Газгольдер рассчитан на определенный объем углекислого газа; как только он наполнится, включается автоматическое устройство, которое переведет часть газа в следующий приемник или непосредственно в аппарат для очистки и сжижения. Полученный углекислый газ можно использовать непосредственно на заводе для предварительного наполнения сборников фильтрованного пива перед розливом в бутылки, для противодавления в разливочном устройстве, для карбонизации пива и т. д. Для такого применения углекислый газ только очищается, освобождается от влаги, летучих и ароматических веществ и снижается до 0,5-0,8 МПа (5-8 атм). При этом должно быть необходимое количество цистерн подходящих размеров, чтобы можно было сделать соответствующие запасы.

Если углекислый газ надо сжижать, то следует использовать уже более сложное оборудование, изображенное на рис. 75. Углекислый газ отсасывается из газгольдера в уравнительную камеру, предназначенную для первой стадии нагнетания и для выравнивания давления между компрессором и газгольдером. За уравнительной камерой находится водоотделитель. На первой стадии нагнетания углекислый газ сжимается до 0,35-0,4 МПа (3,5-4 атм) и поступает в конденсатор (промежуточный холодильник), где охлаждается. Дальше он снова проходит через водоотделитель и на II стадии сжимается до 1,8-2,0 МПа (18-20 атм). За вторым промежуточным холодильником и водоотделителем находятся очистительная и сушильная батареи, состоящие из сосудов с активированным углем, который адсорбирует летучие и ароматические вещества, и из сосуда с кремниевым гелием, где высушивается углекислый газ. Очищенный и высушенный углекислый газ на III стадии нагнетания сжижается при 6,5-7,5 МПа (65-75 атм). Сжиженный углекислый газ поступает в питательный механизм и заливается в стальные баллоны емкостью 8, 10 и 20 кг.

Рис. 75. Схема очистки и сжижения CO₂: 1 - отделение воды; 2 - трехступенчатый компрессор; 3 - конденсаторы; 4 - водоотделитель; 5 - электрообогреватель воздуха; 6 - воздуходувка; 7 - резервуар с кремниевым гелем; 8 - резервуар с активированным углем; 9 - разливочный цех

Очищенный и высушенный углекислый газ после II стадии нагнетания при давлении 1,8 МПа (18 атм) можно хранить в специальной цистерне для обычных нужд пивоваренных заводов или для производства газированной воды.

Кремниевый гель и активированный уголь, находящиеся в сосудах для очистки и высушивания углекислого газа, следует регенерировать через определенное время. Сначала регенерируют кремниевый гель с помощью нагретого воздуха (120°С), который пропускается воздуходувкой через гель. После регенерации гель оставляют охлаждаться. Активированный уголь регенерируют насыщенным паром при температуре 140°С и высушивают горячим воздухом. При правильном уходе одну загрузку активированного угля используют в производстве около 2 лет, загрузку кремниевого геля - около 1 года.

Описанное устройство с 1961 г. находится в эксплуатации на Пильзенском пивоваренном заводе "Гамбринус", где только несколько бродильных чанов подготовлено к улавливанию углекислого газа. Средний выход углекислого газа составляет 1,3 кг на 1 гл 10°-ного пива.

Использование избыточных дрожжей

Из дрожжей, полученных при главном брожении, одну треть или половину используют в качестве семенных, а оставшиеся можно применять для других целей. Пивоваренные дрожжи являются очень ценными отходами; они содержат от 40 до 60% азотистых веществ, 30-40% безазотистых экстрактивных веществ, преимущественно сахаридов, 6-8% минеральных веществ, из которых около половины составляют фосфаты, затем витамины, ферменты и другие ценные биогенные вещества.

В жидком состоянии дрожжи не очень стойки и быстро подвергаются автолизу. Они используют резервные вещества, изменяют свой состав, вид и запах. Свежие дрожжи, по данным Козака [45], имеют следующий состав (табл. 22).

Таблица 22. Состав дрожжей, %

С целью большей сохраняемости дрожжей к ним добавляли различные консервирующие средства или нагревали их паром до температуры пастеризации. Однако и в этом состоянии дрожжи являются хорошей питательной средой для плесени и других гнилостных микроорганизмов. Несколько большую стабильность имеют прессованные дрожжи, которые кроме того легко транспортировать.

Выгодно продавать семенные дрожжи. Это возможно на пивоваренных заводах с аппаратами для разведения чистых культур, где дрожжи имеют постоянные и выравненные свойства, где обеспечивается необходимый производственный контроль и выполняются некоторые другие требования. Продают только ядро из проверенных дрожжей, хотя бы дважды использованных в производстве. Дрожжи процеживают, разбавляют водой, чтобы освободить их от остатков экстракта, и прессуют в стерильных льняных мешках в винтовом прессе. Все манипуляции следует проводить осторожно, чтобы дрожжи не загрязнились. После прессования дрожжи упаковывают в коробки емкостью 5, 10, 15 и 30 л из луженой жести с таким расчетом, чтобы в дрожжевой массе не осталось пустых пространств.

Если дрожжи отправляют на большие расстояния, то коробки помещают в ящики с опилками и льдом. После прибытия на место назначения коробки тотчас извлекают и помещают на холоду, лучше всего при температуре 0°С. К грузу должен быть приложен сопроводительный лист с указанием типа дрожжей и даты их отправки; далее следует приложить результаты микроскопического анализа с определением физиологического состояния и числа мертвых клеток.

Остальные избыточные дрожжи или отходы можно отпрессовывать в обычном салфеточном фильтр-прессе, чтобы облегчить и упростить работу. Отпрессованные дрожжи транспортируют обычно в мешках для дальнейшей переработки, сушки или для получения экстракта. Однако и в таком состоянии они не должны находиться долгое время при высоких температурах. Из-за автолиза они разжижаются и загрязняют окружающую среду.

Сушка дрожжей

Сушка является наиболее распространенным способом консервации дрожжей. Сухие дрожжи с содержанием 8-10% воды имеет неограниченный срок хранения, если хранить их в соответствующей упаковке и в сухом помещении. На пивоваренных заводах для сушки используют вальцовые сушилки. Это полые, чугунные цилиндры, обогреваемые паром. Цилиндр в горизонтальном положении погружен нижней частью кожуха в сборник с дрожжами и при вращении захватывает на свою поверхность дрожжи. Цилиндр обогревается паром от 0,3 до 0,35 МПа (3-3,5 атм) и на поверхности имеет температуру 130-135°С. Цилиндр вращается с частотой 6 об/мин и дрожжи высыхают за один оборот, т. е. за 8-10 с. Тонкая пленка сухих дрожжей соскабливается ножом раньше, чем соответствующая часть кожуха цилиндра снова погрузится в дрожжи. Сухие дрожжи попадают на шнек, с которого ссыпаются в мешки или отправляются дальше.

Вальцовые сушилки в зависимости от длины цилиндра имеют производительность от 50 до 600 кг жидких дрожжей в час. Они могут быть также двухвальцовыми. Размер сушилки следует выбирать так, чтобы жидкие дрожжи не хранились дольше чем 3 дня и чтобы аппарат использовался всю неделю в одну или две смены. Аппараты производительностью ниже чем 100 л/ч не экономичны. Обычно в сушилке перерабатываются дрожжи с нескольких пивоваренных заводов. Помещение, где сушатся дрожжи, должно содержаться в безупречной чистоте. Следует заботиться о том, чтобы сухие дрожжи не распылялись. Помещение не должно находиться вблизи производственных помещений пивоваренного завода потому, что старые, подвергшиеся автолизу дрожжи, при сушке издают сильный запах.

Сушеные дрожжи пригодны для дальнейшей переработки, поскольку при сушке инактивируются только ферменты, а остальные биологически важные компоненты, главным образом витамины, сохраняются.

Для особых случаев, т. е. если следует сохранить ферменты и другие нестойкие вещества в первоначальном виде, дрожжи высушивают в распылительных сушилках.

Распылительная сушилка (рис. 76) - это сложное устройство, основная часть которого представляет собой хорошо изолированный цилиндр с коническим дном. В цилиндр снизу подается воздух, нагретый до температуры 144°С, и в противотоке дрожжи распыляются вращающимися форсунками при частоте вращения их 15 000 об/мин. Центробежной силой дрожжи распыляются в тонкий туман и быстро высушиваются. При удалении тепла за счет быстрого испарения дрожжи охлаждаются так, что температура на их поверхности не превышает 60°С. При этой температуре не изменяется ни содержание витаминов, ни состав белков. Такое сушильное устройство однако довольно дорого и его эксплуатация тоже дорога; поэтому его используют только для производства дорогих препаратов, например фармацевтических, и дополнительного питания.

Рис. 76. Сушилка для дрожжей (распылительная) NIRO: 1 - бункер для дрожжей; 2 - насос; 3 - напорный трубопровод; 4 - распылитель с мотором; 5 - сборник для воды; 6 - трехходовой кран; 7 - воздушный фильтр; 8 - вентилятор; 9 - воздухообогреватель; 10 - подача сухого воздуха; 11 - воздухораспределитель; 12 - сушильное пространство; 13 - выгрузка; 14 - пневматический транспортер; 15 - выход использованного воздуха; 16 - центробежный пылеотделитель; 17 - отсасывающий вентилятор; 18 - выпускное отверстие для воздуха; 19 - выгрузочный центробежный пылеотделитель; 20 - Приемник для сухих дрожжей; 21 - выпускное устройство; 22 - вентилятор пневматической транспортировки; 23 - эжектор и воздушный фильтр; 24 - измерительные приборы; 25 - вентилятор с фильтром для охлажденного воздуха

Облучение пивоваренных дрожжей

Уже указывалось, что пивоваренные дрожжи содержат провитамин эргостерол, который при облучении ультрафиолетовыми лучами превращается в активный витамин D₂. Для активации витамина D₂ особенно пригодны пивоваренные дрожжи, поскольку содержание эргостерола в них выше, чем в других дрожжах и в кормовой торуле.

Витамин D₂ необходим для регулировки метаболизма кальция и фосфора в живом организме. В Чехословакии этой проблематикой занимались Шпинка и Рентц, которые доказали благотворное действие добавки облученных дрожжей к кормам для молодой птицы и скота. Облучение дрожжей было внедрено на пивоваренном заводе в Бранике, где в настоящее время облучают более 300 000 кг дрожжей в год, исключительно для кормовых целей.

Дрожжи облучают в специальном устройстве. Сухие дрожжи с содержанием около 6,5% воды сначала измельчают и гомогенизируют в молотковых мельницах в тонкий порошок, который распределяется равномерным слоем толщиной около 0,2 мм на ленточном транспортере. Над лентой установлены излучатели, которые облучают дрожжи ультрафиолетовыми лучами с длиной волны 280 мкм. Время, в течение которого дрожжи подвергаются облучению, следует определять и соблюдать очень точно, чтобы не произошли нежелательные изменения. Содержание активного витамина D₂ в облученных дрожжах соответствует 1000 международных единиц.

Этот способ использования дрожжей в кормовой технике имеет большое народнохозяйственное значение, поскольку они заменяют дорогие препараты, которые раньше привозили из-за рубежа.

Более подробные данные о сушке, облучении и использовании дрожжей для производства бродильных экстрактов и для фармацевтических целей приводятся в монографии Главачека и сотрудников "Пивные дрожжи".