Совмещенное брожение сусла и дображивание молодого пива в цилиндроконическом аппарате

С внедрением в производство искусственного холода на пивоваренных предприятиях появилась возможность регулировать заданный температурный режим в отдельных бродильных аппаратах, охлаждая при этом непосредственно пиво, а не помещения.

Это позволило разработать способ ведения брожения и дображивания в одном вертикальном аппарате цилиндроконической формы. Вместимость аппаратов колеблется от 50 (высота 8 м) до 700 м³ (высота 26 м).

При такой большой высоте столба сбраживаемого сусла в цилиндроконических бродильных аппаратах наблюдается сильная конвекция сусла (перемещение снизу вверх и наоборот), вызываемая выделением и перемещением вверх пузырьков диоксида углерода и тепловых потоков жидкости, величина которых зависит от интенсивности брожения, регулируемой поддержанием определенной температуры.

Компактное осаждение дрожжей достигается охлаждением конусной части аппарата. При интенсивной аэрации сусла главное брожение при температуре 13-14°С заканчивается за 7 суток, а дображивание за 5-7 суток, т. е. весь цикл брожения и дображивания, например, 11%-ного светлого пива, составляет 13-14 суток, а для 12- 13%-ного светлого - 18-22 суток.

Цилиндроконический бродильный аппарат (ЦКБА, рис. 71) изготавливают из коррозиестойкой стали с полированной внутренней поверхностью.

Аппарат имеет четыре охлаждающие рубашки 3 на цилиндрической части и одну рубашку 4 на конической. Нижняя часть конусного дна съемная (для очистки и мойки, а также для визуального осмотра после дезинфекции). Через люк на верхней крышке внутрь аппарата проходит труба с установленной на ней моющей головкой, соединенной системой трубопроводов с насосами и емкостями для дезинфицирующих растворов. Нижняя часть цилиндрической обечайки корпуса заканчивается опорным кольцом 1, с помощью которого аппарат размещается на перекрытиях здания или на других конструкциях при установке на открытом воздухе. Аппарат снабжен шпунт-аппаратом, рассчитанным на избыточное давление 0,07 МПа и вакуум-прерывателем с гидравлическим затвором присоединенным к патрубку 2.

Аппарат имеет штуцеры с арматурой для подвода сусла, дрожжей, диоксида углерода, моющих жидкостей, хладоносителя, а также на нем установлены датчики контроля и регулирования температуры, датчик предельного верхнего уровня, предохранительный клапан и воздушник, снабженный вакуум-клапаном. Для контроля за съемом дрожжей на выходе из конической части аппарата установлено смотровое стекло. Уровень пива в аппарате, давление и температура регулируются автоматически.

В ЦКБА возможны также другие системы охлаждения аппарата: сегментные трубки с горизонтальной и вертикальной подводкой хладоносителя, которые формуются методом взрывной формовки, и охлаждающие камеры, поверхностные листы которых в некоторых местах соединены методом точечной сварки.

Отечественные вертикальные цилиндроконические бродильные аппараты изготавливают с полной вместимостью 95 м³ и рабочей вместимостью 80 м². Площадь поверхности охлаждения 44,3 м², максимальное избыточное давление в аппарате 0,07 МПа, в охлаждающих рубашках 0,4 МПа, габаритные размеры (в мм): 4300x3200* 16500, масса незаполненного аппарата без тепловой изоляции - около 12 т. Цилиндроконические бродильные аппараты имеют теплоизоляционное покрытие, что дает возможность устанавливать их на открытым воздухе.

Технология приготовления пива с массовой долей СВ в сусле 11%-ного светлого (Жигулевское) в цилиндроконических бродильных аппаратах состоит в следующем.

Осветленное сусло, охлажденное в пластинчатом теплообменнике до 7-9°С, подают в коническую часть аппарата при открытом вентиле, соединяющем аппарат с атмосферой через гидрозатвор. Аппарат заполняют в течение суток в два или три приема по мере поступления сусла из варочного цеха. Первые 50% сусла аэрируют стерильным воздухом (из расчета 0,5-0,7 м³ на 1 м³ сусла в час). Такая интенсивность аэрирования дает возможность иметь в сусле перед брожением 4-6 мг/см³ растворенного кислорода.

Вначале, когда суслом заполнено только 2-3% рабочей вместимости, в аппарат насосом подают разводку семенных сильносбраживающих хорошо агглютинирующих дрожжей низового брожения из расчета 0,04 дм³ на 1 дал сусла. Затем аппарат заполняют суслом на 0,85% его вместимости. Отсчет продолжительности процесса брожения начинают с момента поступления сусла в аппарат.

В первые двое суток температура сусла за счет выделяющейся теплоты спиртового брожения самопроизвольно повышается от 9-10 до 13-14°С и поддерживается в этих пределах (путем подачи хладагента в верхнюю охлаждающую рубашку) до достижения видимой конечной степени сбраживания. Интенсивно протекающий процесс брожения обеспечивает снижение концентрации диацетила, что способствует более быстрому созреванию пива.

Охлажденное через верхнюю рубашку бродящее сусло опускается вниз, а более теплое поднимается вверх, чем обеспечивается хорошее естественное перемешивание бродящего сусла.

Когда содержание экстрактивных веществ в пиве снизится до 3,5- 3,2%, аппарат шпунтуют, и в дальнейшем проводят процесс при избыточном давлении 0,05-0,06 МПа, что способствует лучшему насыщению пива диоксидом углерода и ускорению оседания дрожжей. Чтобы сбраживаемое сусло не примерзало к стенкам аппарата, температура хладагента, подаваемого в охлаждающие рубашки, должна быть не ниже минус 6°С. В качестве хладагента используют рассол (раствор поваренной соли).

По окончании интенсивного брожения, которое определяется прекращением снижения концентрации экстрактивных веществ в пиве в течение 24 ч, пиво охлаждают в конической части аппарата до 1- 2°С для образования более плотного осадка дрожжей и предотвращения автолиза. После достижения этой температуры подачу хладагента в рубашку прекращают. В цилиндрической части аппарата температуру пива 12-14°С поддерживают еще 1,5-2 суток для ускорения процесса созревания.

В конической части аппарата при низкой температуре происходит оседание дрожжей и образование плотного осадка. На этом заканчивается главное брожение, которое длится около 7 сут. На восьмой день брожения включают подачу хладагента во все охлаждающие рубашки, кроме рубашки в конической части, и температуру пива в аппарате доводят до 1-2°С. Наступает стадия дображивания, которая длится 6-7 сут. Затем из конической части аппарата медленно спускают дрожжи.

При брожении и дображивании пива с массовой долей сухих веществ 11% (Жигулевское) в ЦКБА поддерживают режим, приведенный в таблице 24.

Таблица 24

Продолжительность процесса, сут	Температура брожения сусла, °С	Массовая доля экстракта в бродящем сусле, %
в цилиндрической части	в конической части
Первые	9-10	9-10	10-10,2
Вторые	11-12	11-12	8-8,5
Третьи	13-14	13-14	6,5-6,8
Четвертые	13-14	13-14	4-4,5
Пятые	13-14	13-14	Конечная степень сбраживания
Шестые	12-14		-
Седьмые	12-14		-
Восьмые	3-4,5	1-2	-
9-13	1-2	1-2	-

Режим брожения сортового пива концентрацией сухих веществ в начальном сусле 12 и 13% в цилиндроконических бродильных аппаратах отличается от вышеприведенного режима брожения в основном длительностью процесса (табл. 25). Рекомендуемая норма введения дрожжей 0,05-0,07 дм³ на 1 дал сусла.

Таблица 25

Продолжительность процесса, сут	Температура брожения (°С) сусла с исходной концентрацией сухих веществ, %	Содержание видимых экстрактивных веществ в бродящем сусле (%) при концентрации их в исходном сусле, %
в цилиндрической части	в конической части
Первые	11-12	11-12	11-12	11-12	10,5-9,5	12,0-10,5
Вторые	12-14	12-14	12-14	12-14	9-8	9,5-8,5
Третьи	12-14	12-14	12-14	12-14	6,5-5,5	7,5-6
Четвертые	12-14	12-14	12-14	12-14	4,5-3,5	5,5-4
Пятые	12-14	12-14	12-14	12-14	3,5-2,5	4,5-3,5
Шестые	12-14	12-14	12-14	12-14	КСС	3,5-2,5
Седьмые	12-14	12-14	7-8	12-14	Конечная степень сбраживания
Восьмые	8-10	12-14	5-6	7-8	-
Девятые	4-6	8-10	2-3	5-6	-
Десятые	1-3	4-5	1-2	2-3	-
	1-2	1-2	1-2	1-2	-
12-18	1-2	1-2	1-2		-
12-22		1-2		1-2	-

Через 10-11 сут от начала брожения всех видов пива проводят первый съем дрожжей путем медленного спуска их из конической части аппарата. Перед подачей пива на осветление проводят второй съем дрожжей в специальный сборник с противодавлением в нем около 0,2 МПа. Из сборника отстоявшееся пиво возвращают в производство, а дрожжи промывают и хранят при температуре 0- 1 °С. Конец съема дрожжей определяют визуально через смотровое стекло, следя за появлением свободного от дрожжей пива. После повторного съема дрожжей пиво из аппарата под давлением диоксида углерода (воздуха) не более 0,06 МПа, подаваемого в пространство над жидкостью, направляют на осветление сепарированием или фильтрованием.

Освободившийся от пива аппарат моют водопроводной водой, дезинфицируют и снова моют водой для удаления дезинфицирующих средств. При мойке кран выпуска продукта из конической части аппарата должен быть открыт.

Существует технология, по которой главное брожение пива проводят в одном ЦКБА, а на дображивание его передают в другой.

ЦКБА размещают как вне помещения, так и внутри. Чаще используется вариант размещения вне помещения, но зона обслуживания аппарата, расположенная на конической части, размещается в одноэтажном помещении, высота которого равна высоте установки опорного кольца. Над аппаратами находятся мостики для обслуживания верхней части аппарата.

По сравнению с классическим способом брожения способ совмещения брожения и дображивания в одном цилиндроконическом бродильном аппарате имеет ряд преимуществ: продолжительность цикла брожения и дображивания сокращается в 2 раза, улучшаются условия труда и обслуживания аппаратов, устраняются неизбежные потери при перекачивании молодого пива из цеха брожения в цех дображивания пива.