Особливо велику небезпеку представляє окислення пива під час передачі його на фільтрування і в процесі фільтрування, а також під час заповнення і спорожнення бродильних і табірних апаратів. Високий вміст кисню призводить до низької колоїдної стійкості пива, сприяє розмноженню дріжджів і оцтовокислих бактерій. Швидко утворюється осад і знижується біологічна стійкість пива. Тому вирішення проблеми зменшення вмісту повітря в пиві є важливим технологічним завданням, від успішного вирішення якого значною мірою залежить якість пива. Ця проблема може бути вирішена як за рахунок комплексу технологічних заходів, так і за рахунок розробки та застосування антиоксидантів.

Крім міні-пивзаводів, які забезпечують свіжим пивом ресторани, бари та інші заклади у сільській місцевості, для розвитку пивоварної промисловості необхідні і модельні міні-пивоварні. При з виготовленням пива потрібна така дорога сировина, як солод, вода і хміль, значною мірою зумовлює характерні специфічні властивості більшості традиційних сортів пива. Хміль містить унікальні гіркі речовини, ефірну олію і фенольні речовини, що обумовлюють специфічний гіркий смак і аромат напою. Хмелеві з'єднання беруть участь в утворенні піни, освітленні пива, а також підвищують його стійкість під час зберігання.

Від хмелепродуктів і технології їх використання залежить не тільки якість пива, але і його собівартість, і, в цілому, ефективність пивоварного виробництва. Тому у всіх країнах світу велику увагу приділяють селекції та ідентифікації сортів хмелю, створення ефективних хмелевих препаратів, оптимізації використання їх у виробництві пива. Така багатофакторна науково-дослідна робота в лабораторних, а тим більше в промислових умовах, не може бути виконана.

У цих умовах не завжди гарантується об'єктивність результатів і економічна раціональність. Для таких досліджень підходять модельні міні-пивоварні, на яких моделюються всі біотехнологічні процеси пивоваріння.

Вчені Інституту сільського господарства УААН М. Ляшенко, Л. Проценко, Р. Рудик спільно з вченими НУХТ А. Мелетьєва та ін. розробили і успішно використовують у наукових дослідженнях модельну міні-пивоварню потужністю 100 л пива за цикл, адекватно моделюючу умови реальних пивзаводів.

В додатку Б зображена апаратурно-технологічна схема модельної міні-пивоварні з наступним технологічним процесом: підготовлена ??вода і подрібнений солод надходять в заторний апарат 1, в якому проводять білкову та мальтозний паузи при оптимальних температурах до повного оцукрювання; потім насосом 2 затор подають до фільтраційного апарату 3, з якого сусло самопливом надходить в апарат 4, дробину промивають гарячою водою до необхідної концентрації сухих речовин у суслі; перші порції мутного сусла з апарату 4 насосом 5 повертають у фільтраційний апарат 3, сусло з хмелем кип'ятять у закритому сусловарочному апараті 4, охмелене сусло за допомогою насоса 5 подається у відстійник 6, а після двохсекційного теплообмінника 7 охолоджене та відокремлене від осаду сусло зброджують при оптимальних температурних режимах зі спеціальними пивними дріжджами в апараті 9. Після досягнення необхідного видимого екстракту пиво відокремлюють від основної маси дріжджів і направляють на доброджування і дозрівання в герметично закритому апараті 10.

Дослідження біотехнологічних процесів пивоваріння на модельних міні-пивоварнях дозволить:

- використовувати не тільки стандартні показники хмелю, але й більш складні, мобільні фактори його якості, підбирати оптимальні способи переробки хмелю та його препаратів, який буде сприяти інтенсифікації розробки нових сортів хмелю та оптимізації співвідношень найбільш значущих показників якості хмелю і його препаратів;

- виготовляти різноманітні оригінальні сорти пива з заданими органолептичними властивостями, досліджуючи та впроваджуючи у виробництво нові види сировини;

- мобільно відпрацьовувати технології нових сортів пива з мінімальними витратами на замовлення великих підприємств з підбором раціональних схем і управлінням технологією;

- використовувати нетрадиційну сировину (тритикале, бобові культури та ін) для виробництва пива профілактичного та оздоровчого призначення.

3. Проектний розділ. Складання іконографічної моделі удосконалення технології виробництва пива з оптимізацією процесу теплового оброблення сусла з хмелем

3.1 Проектування основних схем іконографічної моделі виробництва пива з оптимізацією процесу теплового оброблення хмелю

На основі перегляду проблем із пункту 2.2, можна зробити висновок, що затрати хмелю великі, і тому заводи імпортують солод та хміль. Щоб покращити становище заводів потрібно вирішувати питання щодо удосконалення обладнання для теплового оброблення сусла з хмелем та технології виробництва, завдяки чому можливо зменшити витрати сировини.

Щоб виконати поставлену мету ми пропонуємо оптимізувати процес теплової обробки сусла з хмелем.

Технологія інтенсивного кип'ятіння сусла полягає у застосуванні виносного теплообмінника, що сприяє видаленню високомолекулярних білків і зернових поліфенолів при збільшенні швидкості випарювання сусла.

Цілі кип'ятіння сусла з хмелем полягають у випаровуванні надлишкової води для отримання потрібної концентрації сусла, в інактивації ферментів, в стерилізації сусла, максимальної коагуляції білків у вигляді суспензій гарячого сусла і, нарешті, в розчиненні у суслі цінних компонентів хмелю , перш за все гірких речовин. При цьому виникають такі побічні явища, як утворення редукуючих речовин і випаровування летючих ароматичних речовин.

На основі вищенаведених дослідів спроектована іконографічна модель, представлена на рис3.1.-3.3.

Рис 3.1 Горизонтальна декомпозиція виробництва пива з оптимізацією процесу теплового оброблення сусла з хмелем

Рис 3.1 Горизонтальна декомпозиція виробництва пива з оптимізацією процесу теплового оброблення сусла з хмелем

Рис.3.2. Функціональна схема виробництва пива з оптимізацією теплового оброблення сусла з хмелем

Рис. 3.3 Структурна схема виробництва пива з оптимізацією теплового оброблення сусла з хмелем

Традиційна технологія використання хмелю в шишках економічно неефективна, втрати найцінніших гірких речовин можуть скласти до 70-80 %. Раціональним і перспективним є застосування хмелевих препаратів (ХП).

Удосконалення технології підтвердили, що апробована технологія забезпечує в середньому 15 % економії хмелю, прискорює технологічний процес та сприяє підвищенню стійкості пива.

3.2 Перегляд апаратурно-технологічної схеми

Кип'ятіння пивного сусла на удосконаленому апараті з більшою інтенсивністю призводить до прискорення процесу кондиціювання сусла до необхідної концентрації. Такий результат дає також можливість глибше провести вимивання екстракту пивної дробини та досягти зниження технологічних втрат зернопродуктів.

Застосування виносного теплообмінника дає змогу інтенсифікувати процес теплового оброблення пивного сусла: скоротити тривалість кип'ятіння на 25 %, здійснити економію хмелю на 10-18 % та підвищити якість сусла, стійкість пива.

Рис. 3.4 Удосконалена апаратурно-технологічна схема теплового оброблення сусла з хмелем

На основі виконаних досліджень запропонована також апаратурно-технологічна схема, яка наведена на рис. 3.4, де умовно позначено:

- основний продукт; -1- - вода; -2- - пара; -2к- - конденсат; апарати: ЗА - заторний; ФА - фільтраційний; УЗ - ультразвуковий; СА - сусловарильний; ГЦА - гідроциклонний

Виносні теплообмінники - це системи з пучка труб або пластин з міді або нержавіючої сталі, змонтовані поруч з сусловарочним апаратом. У залежності від температури теплоносія і сусла, а також необхідного ступеня випаровування насос, який подає повинен забезпечувати від 8 до 12 перекачувань вмісту котла на годину. Тиск у самому кип'ятильнику сусловарочного котла регулюється редукційним клапаном у залежності від необхідної температури (101-108 ° С). Сусло надходить після кип'ятильника в котел (через сопло з напірної трубою). У залежності від температури теплоносія (120-135°С) площа поверхні нагрівання становить відповідно 15 і 10 м2/100 гл, а для стисненої вторинної пари (103-110 °C) - 165 і 40 м2/100 гл. Таким чином, споживана потужність циркуляційного насоса при зазначеній вище продуктивності варіює від 5,5 до 15 кВт.

За допомогою зовнішніх теплообмінників можна поперемінно обігрівати декілька котлів, а за наявності відповідної кількості ізольованих ємностей вони можуть виконувати для одного варіння роль збірника першого сусла, котла.

3.3 Розробка рішень з реалізації проектного рішення

Організаційно-технологічні заходи з реалізації проектного рішення, прийнятого у даному курсовому проекті, складаються із пропозицій щодо внесення в існуючу нормативну документацію на виробництво пива оптимізацію теплового оброблення сусла з хмелем.

Пиво є напоєм масового споживання, технологія якого характеризується великими витратами на сировину та традиційністю способів її оброблення. Хміль є найбільш специфічною і тому поки що незамінною сировиною для пивоваріння. Незважаючи на невисоку питому частку (приблизно 1 % від маси основної сировини - солоду), саме хміль повною мірою зумовлює більшу частину органолептичних властивостей пива, а частка витрат на хміль у собівартості складає більш ніж 40 % від загальних затрат на сировину.

Удосконалення технології підтвердили, що апробована технологія забезпечує в середньому 15 % економії хмелю і солоду, прискорює технологічний процес та сприяє підвищенню стійкості пива.

Мінусом даного удосконалення являється те, що великі затрати йдуть на розхід електроенергії.

Висновки

В ході розробки даного курсового проекту були виконані наступні і зроблені наступні висновки:

1. Вивчена товарознавча і технологічна характеристика пива різних видів.

2. Обґрунтовані технологічні процеси виробництва пива та об'єднані у стадійні комплекси технологічних процесів.

1. Охарактеризована традиційна поточно-механізована лінія виробництва пива.

2. Проведена оцінка технологічної системи виробництва пива з точки зору принципу системного підходу удосконалення.

3. Обґрунтовані заходи, прийняті для оптимізації процесу теплового оброблення сусла з хмелем.

4. Складена іконографічна модель удосконалення технологічної системи виробництва пива з оптимізацією теплового оброблення сусла з хмелем.

5. Переглянута апаратурно-технологічна схема виробництва пива.

Економічний ефект від застосування результатів роботи полягає в економії витрат дорогої сировини, зниженні собівартості пива і прискоренні технологічних процесів. Очікуваний економічний ефект за рахунок удосконалення становить близько 15-20 %, або 60-80 тис. грн. на 1 млн. дал пива.

Список літератури

1. Технологія харчових продуктів. Під ред.. доктора техн. наук, проф. А.І. Українця. - К.: «Асканія», 2008-736с.

2. Машини і апарати харчових виробництв. У 2-х книгах. Підр. для вищіх навч. закладів/ С.Т.Антипов, И.Т.Кретов, А.Н.Остріков та ін.; Під ред. акад. РАСХН В.А.Панфілова. - М.: Вища школа,2001.- 703с. іл.

3. Технологія і обладнання виробницта пива та безалкогольних напоїв. Підр для поч.. проф. освіти.-М.: ІРПО; Вид. центр «Академія», 2000. - 416 с.

4. Технології харчових виробництв/ А.П. Нечаєв, І.С. Шуб, О.М. Антошина та ін..; Під ред. А.П. Нечаєва. - М.: КолосС, 2005. - 768 с.: іл.. - (Підр для студентів вищіх навч. закладів).

5. Краткий курс пивоварения / Л. Нарцисс; при участии В. Бака; пер. с нем. А. А. Куреленкова. -- СПб.: Профессия, 2007. -- 640 е., табл.

6. Применение пищевіх добавок в индустрии напитков. - СПб.: Профессия, 2007. - 240с., ил.

Додаток А

«Динаміка виробництва пива в Україні»

Додаток Б