К разделу 5.3.3. Розлив в бутылки
Растущее многообразие дозируемых напитков и емкостей привело к созданию устройств электропневматической подачи, благодаря которым облегчается переход от бутылок одной формы или размера к другим. Электронное управление рабочим цилиндром приводит в действие иглу для впрыска газа, так что его подача в бутылку может осуществляться без механической регулировки. Сигналом окончания розлива служит, как обычно, прекращение оттока газа в кольцевой резервуар. Благодаря такой конструкции системы розлива все остальные механические элементы управления на внешней поверхности установки розлива становятся ненужными (за исключением контактного ролика для прижима бутылки к наполняющему клапану), и в результате облегчается мойка оборудования. Это позволяет также отказаться от ручной переналадки механических переключателей. Создание предварительного разрежения осуществляется вакуумным клапаном с программным управлением, после чего с помощью промывки CO2 давление в бутылке доводится почти до атмосферного. В ходе второй фазы создания разрежения доля кислорода, остающегося на данный момент в бутылке, продолжает снижаться, а благодаря последующему предварительному повышению давления с помощью CO2 иглой для газа содержание CO2 в бутылке достигает примерно 99 %. Когда давление сравняется с давлением в кольцевом резервуаре, срабатывает шток клапана, и пиво направляется в бутылку. Как только уровень пива достигает газоотводной трубки, подача газа прекращается. По электронному импульсу закрывается шток клапана, и процесс розлива завершается. Другой электропневматический импульс открывает разгрузочный клапан, и давление в верхней части бутылки падает. Уровень заполнения можно определить не только по газоотводной трубке, но и с помощью интегрированного в газоотводную трубку зонда, который после достижения уровня заполнения передает информацию в систему управления. При этом может быть приведен в действие предварительно запрограммированный таймер, определяющий время долива. Эта операция может быть заранее запрограммирована, благодаря чему при переходе на другой тип бутылок отпадает необходимость в замене газоотводных трубок. В случае существенного расхождения в уровне наполнения различных бутылок или банок зонд можно отрегулировать снаружи вручную.
Подобные установки розлива можно эксплуатировать как однокамерные или многокамерные системы с возможностью поставки моделей с наливной трубкой и без нее (см. раздел 5.3.3.9).
Перед розливом в новые ПЭТ-бутылки или бутылки из других полимерных материалов производится их мойка (аналогично банкам). Мойку проводят чистой в микробиологическом отношении водой в так называемых «ополаскивателях», где из бутылок удаляются твердые загрязнения и т. п. В используемой для этого холодной воде обычно содержится 8-10 мг кислорода/л, и с каждой каплей оставшейся после ополаскивания воды в пиво дополнительно вносится кислород. Именно поэтому на следующей технологической операции бутылки продувают стерильным воздухом или азотом.
Учитывая небольшую толщину стенок, в ПЭТ-бутылках невозможно создать предварительное разрежение, так как при разряжении 200-300 мбар под действием наружного давления они могут треснуть или лопнуть. Для обеспечения бескислородного розлива в процессе розлива после подъёма бутылки под наполнительный клапан еще не прижатую бутылку продувают газом через газоотводную трубку, после чего бутылка прижимается к клапану и заполняется CO2. В однокамерных установках розлива отводимый газ снова возвращается в кольцевой резервуар, а в многокамерных - в отдельный отводной канал для газа, благодаря чему в кольцевом резервуаре сохраняется практически чистая атмосфера CO2. Для такой технологии розлива хорошо подходит система розлива с длинными наливными трубками, так как через них можно осуществлять промывку CO2. Недостатком здесь является необходимость замены наливных трубок при работе с разными типами бутылок. В некоторых системах розлив можно осуществлять как в ПЭТ-, так и в стеклянные бутылки, причем для первых применяют промывку CO2, а для последних - создание разрежения и наполнение CO2.
Еще одной проблемой при розливе в ПЭТ-бутылки является их низкая прочность на осевое сжатие, что характерно для многих бутылок из полимерных материалов. При работе с такими бутылками под наливным клапаном и укупорочным блоком необходимо применять соразмерные силы, в связи с чем ПЭТ-бутылки прижимаются к патрону установки розлива не подъемной тарелкой, а с помощью кольца на горловине. В целях бережного обращения с бутылками звездочки оснащены грейферами с системой захвата из полимерного материала или резины.
В системах розлива по объему применяют две разные технологии.
· Системы розлива с расходомером предусматривают применение магнитно-индуктивного расходомера, который задает расход еще до розлива и управляет открытием и закрытием наливного клапана. Независимо от допусков на размеры бутылки определяется объем нетто и производится розлив.
· В системе розлива для каждой точки розлива предусмотрена отдельная дозирующая емкость, в которой производится предварительное дозирование продукта, который подается затем в заполняемую бутылку. Первоначально эта система разрабатывалась для розлива в банки, так как с ее помощью достигается более высокая точность, чем в системе наполнения по уровню с использованием газоотводных трубок. С учетом большего сечения даже в несколько зауженной верхней части банки диапазон отклонений здесь неизбежно больше, чем при розливе по объему; кроме того, у самих банок допуски по диаметру больше. Обусловленный вращением наклонный уровень жидкости внутри банки при розливе затрудняет точное определение окончания фазы розлива и степени поглощения кислорода (см. раздел 5.3.6.6). Розлив из дозирующей камеры не зависит от возможного пенообразования. При смене размера банок достаточно выполнить соответствующую регулировку системы управления установки розлива (в механической системе розлива потребовалась бы замена газоотводных трубок с последующей дополнительной стерилизацией).
Камера перепада давления позволяет, несмотря на низкую прочность на осевое сжатие, прижимать к наливному органу легкие тонкие банки и ПЭТ-бутылки. При розливе избыточное давление в банке отводится в камеру перепада давления, а на банку действует только осевая нагрузка, которая уравновешивается внутренним давлением. Благодаря тому что количество продукта определяется заранее, отпадает необходимость в медленной фазе розлива, что позволяет достигать высокой производительности (до 120000 банок ёмкостью 0,33 л).
Наполнение дозирующей емкости в этой системе проводится из кольцевого резервуара, а управление уровнем осуществляется ультразвуковым зондом.
Системы розлива по объему рекомендуется применять только в случае одинаковых пластиковых бутылок или банок, так как такие системы не позволяют быстро и без потерь времени производить замену бутылок одной формы и размера на другие. При наличии запаса
NRW-бутылок и бутылок типа «Виши» (см. раздел 5.3.1.1) различных изготовителей даже при правильно выполненном розливе уровень их наполнения может оказаться разным, что неприглядно сказывается на внешнем виде наполненных бутылок. В этом случае рекомендуется применять установки розлива с регулировкой наполнения при помощи воздухоотводных трубок или зондов. При контроле минимального уровня наполнения могут оказаться неизбежными определенные потери пива.
Иная концепция положена в основу установки розлива по объемному принципу, управляемой компьютером. В ней для розлива напитков в пластиковые бутылки используется два мембранных пневматических цилиндра - для подъема бутылки и прижима ее к наливному клапану, и для герметизации венчика горловины бутылки. В этом случае не нужны отдельные подъемные узлы. На наливном клапане смонтировано несложное устройство для захвата бутылки за кольцо на горловине и прижима ее к клапану. При этом давление прижима регулируется автоматически в зависимости от давления подпора, что важно не только для обеспечения целостности пластиковой бутылки, но и для увеличения срока эксплуатации системы герметизации.
Переход на бутылки другого размера и формы, а также связанное с этим изменение объема наполнения осуществляется простым нажатием кнопки. Регулируемый сброс давления, сопровождающийся низким пенообразованием, позволяет проводить розлив напитков с высоким содержанием CO2 (например, пшеничного пива) при температуре розлива до 22 °С. Номинальная производительность такой установки розлива составляет 70000 бут./ч.
Для проведения СIР-мойки герметизацию органов розлива обеспечивает «ополаскивающая пластина», армированная резиной. При этом действует та же система регулировки давления, что и во время розлива: давление прижима регулируется давлением разливаемого продукта (в данном случае моющих и дезинфицирующих растворов, а также промывной воды).
К главе 7: Готовое пиво
10.7.1. К разделу 7.5.2. Технологические факторы пенообразования
Новые сорта ячменя, начавшие применяться 10-15 лет назад, характеризуются очень высоким протеолитическим растворением со степенью растворения белков 40-45 %, что привело к ухудшению пенообразующих свойств пива. Этому можно было бы противодействовать за счет снижения влажности проращиваемого материала, но только в том случае, если бы значение числа Гартонга (VZ 45 °С) изменялось бы в тех же пределах, что и степень растворения белка. Это характерно для сортов Alexis и Barke (в большинстве случаев для ограничения степени растворения белка на уровне 39-41 % было достаточно влажности 42-43 %). Дополнительной мерой может являться небольшое повышение температуры проращивания - например, с 15 до 17 °С. У хорошо и равномерно прорастающего ячменя допустимо сокращение общей продолжительности замачивания и проращивания (например, с 7 до 6 сут); дальнейшее сокращение продолжительности замачивания и проращивания, особенно для ячменя, собранного во влажные и холодные годы (с более длительным состоянием покоя при прорастании), может привести к неоднородному цитолитическому растворению и последующим проблемам при фильтровании сусла и пива. У сортов ячменя с более широким разбросом между степенью растворения белка и значением VZ 45 °С последнее в случае проведения указанных мероприятий может оказаться ниже 36-38 %. Очень сильное цитолитическое растворение (значение по фриабилиметру более 88 %, показатели по калькофлеру «М» > 95 % и «Н» > 85 %) не вызывает ухудшения пены и является гарантией того, что можно применять способы затирания при высоких температурах (62-65 °С).
При кипячении богатого полифенолами сусла, полученного без доступа воздуха, происходит сильное осаждение высокомолекулярных белковых веществ. Прежде всего это наблюдается в случае, когда сусло в напорном конусе внутреннего кипятильника или на дроссельном клапане внешнего кипятильника подвергается непосредственному воздействию температуры теплоносителя. Кроме того, из-за пульсации во внутреннем кипятильнике при предварительном нагревании сусло может неравномерно нагреваться, из-за чего происходит осаждение коагулируемого белка. Зачастую фаза нагревания продолжается слишком долго, и зоны, нагретые первыми, подвергаются воздействию повышенных температур намного дольше с дальнейшим усилением осаждения белков. В этом случае рекомендуется нагревать сусло при перекачивании в котел почти до температуры кипячения или направить поток сусла на внутренний кипятильник насосом (см. раздел 10.3). Температура греющего пара должна быть всего на 10-15 °С выше температуры сусла, для чего требуется соответственно большая поверхность нагрева. Обычная продолжительность кипячения (60 мин для внешних и 75 мин для внутренних кипятильников) очень велика и приводит к значительной коагуляции белка. Сократить продолжительность кипячения можно только в том случае, если замедлить последующее образование свободного ДМС в танке для горячего сусла или путем снижения температуры сусла при перекачивании до 85-90 °С, или нейтрализовать уже образованный ДМС в вакуумном каскаде между вирпулом и охладителем сусла. Продолжительность кипячения можно задать по конечному содержанию коагулируемого азота (22-28 мг/л), для чего можно использовать различные способы тепловой выдержки или кипячения сусла в тонком слое с последующим блоком вакуумирования и деароматизации (см. раздел 10.3.1).
Брожение, особенно в крупных танках, может негативно отразиться на физиологии дрожжей. В конце брожения дрожжи собирают под давлением столба жидкости, причем в большинстве случаев и под дополнительным давлением шпунтования, а растворенные CO2 и спирт представляют для дрожжей яд, что особенно проявляется у варок с повышенной концентрацией начального сусла. Здесь важно как можно раньше собрать дрожжи, что возможно лишь при перекачке из бродильного танка в танк дображивания. Центрифуга позволяет (прежде всего при использовании пылевидных дрожжей) осуществлять сбор дрожжей незадолго до или при достижении КСС. В большинстве случаев дрожжи собирают «тёплыми», то есть при температуре брожения, причем температура дрожжей обычно на несколько градусов выше, чем у пива, так как они покрывают охлаждающие поверхности. С учетом этого важно по возможности быстро охладить дрожжи до 2-3 °С, что осуществляют с помощью классического трубчатого, а также пластинчатого охладителей (в последнем дрожжи не должны подвергаться действию усилий сдвига). Затем дрожжи хранят в емкости, оборудованной системой охлаждения (в стенках или в конусной части) и месильным органом, который, медленно вращаясь, обеспечивает достижение равномерной низкой температуры. Для быстрого удаления CO2 дрожжи целесообразно направить сначала в декомпрессионную ёмкость (с медленно работающей мешалкой), а затем на дрожжевое сито (для удаление CO2 и загрязнений), а необходимая низкая температура достигается затем в охладителе. В случае повышенного содержания спирта целесообразно при процеживании добавить в дрожжи примерно 20 % воды. Дрожжи не следует хранить более 3 сут. Пригодность центрифуг для молодого пива необходимо проверить путем измерения температурных условий (см. раздел 10.4.1), а также оценки жизнеспособности дрожжей.
Жизнеспособность дрожжей часто ослабевает уже при их разведении, в частности, вследствие слишком больших интервалов между внесением семенных дрожжей доливом (экстрактивность падает ниже 6-7 %), избытка субстрата в условиях ограниченной аэрации и сильного температурного шока, что обусловливает рост содержания протеазы А, что в конце брожения и в ходе созревания неблагоприятно сказывается на расщеплении белков, стимулирующих пенообразо-вание. Контроль состояния дрожжей производят с помощью метиленового синего и фиолетового красителей или (при наличии аппаратуры) путем измерения межклеточного значения pH (ICP), которое должно составлять немногим более 6,2 (см. также раздел 10.4.4).
В ходе созревания (лучше всего каждые 2 сут) и холодной выдержки (в зависимости от содержания дрожжей - каждые 3-7 сут) необходимо отмучивать дрожжевой отстой. Повышение значения pH или увеличение содержания свободного α-аминного азота после достижения KCC свидетельствуют о плохом состоянии дрожжей. При отсутствии свежей чистой культуры дрожжей сбор дрожжей следует «реактивировать», то есть в ходе разведения в течение 2 сут довести чистую культуру дрожжей до необходимого количества дрожжей в стадии завитков.
Недостаточная жизнеспособность дрожжей приводит не только к ухудшению свойств пены, но и ухудшению вкуса и горечи пива, а также его фильтруемости.
Неблагоприятное действие оказывают также поверхностно-активные дезинфицирующие средства, что случается, если бродильный танк или танк для дображивания после проведения дезинфекции недостаточно хорошо промывается свежей водой. Поверхностное натяжение пива (41-45 мН/м) в результате может оказаться ниже критического значения (40 мН/м). Поверхностное натяжение воды составляет 72,3 мН/м, и во избежание вредного воздействия на пивную пену для остатков адгезионной (поверхностной) влаги оно не должно быть ниже 62 мН/м. При мойке емкостей варочного цеха (особенно кипятильника сусло-варочного котла) следует тщательно контролировать последующую операцию ополаскивания, рассчитывая ее с некоторым запасом. В процессе мойки бутылок наряду с тензидами применяют также антивспениватели, в связи с чем необходим регулярный контроль вымытых бутылок на наличие остатков моющих средств или проверка поверхностного натяжения. Новые ПЭТ-бутылки имеют нейтральные характеристики; но уже после однократной мойки поверхностное натяжение в них снижается намного сильнее, чем у стеклянных бутылок.