Некоторые аспекты брожения и созревания в цкт. Особенности технологического процесса пивоварения

Производство пива с использованием цилиндроконических танков (ЦКТ) позволяет проводить процесс брожения и дображивания в одном аппарате и при этом интенсифицировать процессы с сокращением их общей продолжительности: для 11-процентного светлого пива до 14 сут., для 12 - 13-процентного светлого пива до 18 - 22 сут., если не используются другие дополнительные мероприятия, рекомендуемые соответствующими утвержденными инструкциями.

Сусло, осветленное в отстойных чанах или гидроциклонных аппаратах и охлажденное до температуры 7 - 9 °C, подают в коническую часть цилиндроконического танка. Для получения более глубоко сброженного и хорошо осветленного пива допускается добавление в сусло перед брожением ферментных препаратов (например, амилосубтилина Г10х и МЭК-1 в количестве 0,5 - 1,5 г/гл), при условии обязательной последующей пастеризации готового пива. Необходимость добавления ферментных препаратов в каждом конкретном случае определяется главным пивоваром.

Продолжительность заполнения ЦКТ не должна превышать 24 ч. При ведении брожения и дображивания в одном аппарате ЦКТ заполняют до 85% общего объема. Первые 50% сусла, поступающего в ЦКТ, аэрируют обеспложенным воздухом из расчета примерно 0,5 - 0,7 куб. м на 1 куб. м сусла в час так, чтобы обеспечить содержание 4 - 6 мг/л растворенного кислорода в сусле.

В первую порцию сусла (обычно первая варка), поступающего в ЦКТ, вводят все семенные дрожжи. При ведении процесса приготовления пива в ЦКТ применяются сильносбраживающие и хорошо агглютинирующие расы и штаммы дрожжей низового брожения. Если на предприятии имеется возможность и необходимость, допускается заполнение ЦКТ из чанов предварительного брожения. В этих случаях целесообразно проводить тщательное осветление холодного сусла, например путем флотации. Время пребывания сусла в чанах предварительного брожения не должно превышать 8 ч.

При подсчете общей продолжительности процесса за первые сутки брожения при использовании чанов предварительного брожения принимается момент заполнения ЦКТ суслом. При заполнении ЦКТ без использования чанов предварительного брожения отсчет продолжительности процессов брожения и дображивания ведется с момента подачи первой порции сусла в ЦКТ (имеется в виду, что варочный цех обеспечивает бесперебойное заполнение ЦКТ суслом). В случае, если между подачами порций сусла в ЦКТ имеются существенные интервалы, за первые сутки брожения принимается момент окончания заполнения ЦКТ суслом.

В первые двое суток ведения процесса в ЦКТ температура сбраживаемого сусла повышается с 9 - 10 °C до 13 - 14 °C. При этой температуре процесс брожения продолжается до достижения видимой конечной степени сбраживания. Требуемый температурный режим в процессе брожения обеспечивается подачей хладоагента в верхнюю рубашку ЦКТ. В результате охлаждения и с учетом расположения рубашек охлаждения, верхняя масса сбраживаемого сусла опускается вниз, а более теплая нижележащая масса вытесняется вверх, обеспечивая естественное перемешивание бродящего сусла. Температура хладоагента не должна быть ниже -6 °C во избежание примерзания бродящего сусла к внутренней поверхности стенок ЦКТ.

Многие эксплуатируют оборудование для розлива, что называется "спустя рукава". Не проводят периодическую очистку и промывку. Забывают менять воду в проточном охладителе и пр. Следствием нарушения правил эксплуатации оборудования являются частые поломки и выход из строя линии.

Сегодня этой статьей начинается цикл статей: "Правильная эксплуатация оборудования - довольные клиенты и рост прибыли"

И так приступим.

Функции газа в системе розлива

Многие наверняка представляют, как работает система пивного оборудования. Все достаточно просто, чтобы пиво наливалось в бокал, или в бутылку необходимо давление в контуре с газом (углекислотой). Давление передается от газового баллона с редуктором, по газовой магистрали к заборной головке (или раздаточной) см. рис 1.

Рис 1. Газовый редуктор

Попадая внутрь кега, газ вытисняет пиво, и оно по трубкам от заборной головки идет уже к крану с пивом (либо к кобре или колонне, либо к пеногасителю).

Также, газовая магистраль может идти и к кранам для беспенного розлива (пеногаситель), в случае их использования в системе. В пеногасителе, углекислотный газ исполняет функцию заполнителя бутылки перед наполнением пива. Газ не дает образовываться пене в бутылке, поддерживая повышенное давление в ней. Подробнее вы можете прочесть в статье о пенагосителях: «Пеногаситель - король малого бизнеса».

Поиск максимально допустимого давления

Разобравшись, какие функции выполняет газовая магистраль, подходим к вопросу из заголовка статьи: «Какое давление нормально в газовой системе». Подсказки можно найти на самом оборудовании, которое составляет систему.

Обратимся к шлангу для подачи газа, в основном на всех высококачественных шлангах нанесена маркировка «max 3 bar», это означает, что максимальное давление, при котором может работать шланг, составляет: 3 бара, или ~3 атмосферы.

Перейдем к главному узлу газовой системы: Газовому редуктору.

Редуктор служит для того чтоб, высокое давление от баллона (50-100 bar), понизить до нормального (как мы пока узнали до 3-ёх бар).

Считывание показания манометров

Обратимся к шкале манометров на редукторе рис 2. Мы видим два манометра, один с большими показателями (А), другой с меньшими (Б).

Рис 2. Газовый редуктор. Маноматры А и Б.

Манометр "А", отвечает за давление в самом баллоне. Большие цифры обусловлены тем, что в баллоне газ находиться под большим давлением в жидком состоянии. На шкале видно, низкое давление (красная зона), составляет 30 бар и ниже. Это индикатор того, что запас углекислоты в баллоне подходит к концу. Если стрелка находиться в красной зоне, это сигнализирует о том, что газ заканчивается скоро баллон потребует замены.

Внимание! При нулевом показателе на заполненном баллоне убедитесь, что вентиль на самом баллоне открыт. При снятие редуктора с баллона убедитесь, что вентиль на болоне плотно закрыт!

Поиск нормального давления в системе

Разобравшись с максимальным давлением, напомню это 3 бара, пытаемся найти хоть какие-то данные о минимальном давлении, в инструкциях к оборудованию, перелистав несколько инструкций, находим косвенное подтверждение нужному давлению в инструкции к проточным охладителям Gamco.

В ней прямо написано: «Откройте подачу углекислоты вентилем на баллоне и установите рассчитанное рабочее давление. Необходимо иметь в виду, что величина давления зависит от сорта пива и длины трубопроводов от КЕГа до разливного крана, поэтому возможна незначительная корректировка полученного значения. Точное значение рабочего давления рассчитывается с помощью специальной линейки ».

Из этого можно получить вывод: уровень давления в магистрали дело исключительно индивидуальное, по опыту, скажу, больше Вас не мучая: Нормальное давление обычно колеблиться от 2 до 2,5 бар!

Как настроить давление

Предлагаю сильно не заостряться на «линейке для давления», и пройти по инструкции дальше, цитирую таблицу поиска неисправности и регулировки охладителя:

Из таблицы можно почерпнуть, как настроить правильное давление в баллоне опытным путем. Обращаю Ваше внимание, система должна быть исправна и проверенна на герметичность и утечки. Остальное оборудование должно быть также исправно.

Подведем итоги:

Нормальное давление в газовой магистрали составляет: 2 - 2,5 бара .

Максимальное допустимое давление составляет 3 бара .

Точная величина подбирается индивидуально и зависит от конфигурации оборудования и условий эксплуатации.

В стародавние времена, когда пиво варилось живым и бродило в бочках, люди и не думали, что придут к использованию ЦКТ. Цилиндро-конический танк, или сокращенно ЦКТ, используется для сбраживания в нем сусла и имеет ряд преимуществ перед использованием любой другой емкости. Предлагаю вам разобраться, в чем же эти преимущества заключаться.

Еще совсем недавно, использование цилиндро-конических танков в быту было невозможно, и домашние пивовары сбраживали пиво, в чем получалось. Кто то использовал банки, кто то ведра, а иные использовали дубовые бочки. Сейчас, в магазинах существует достаточно хороший выбор ЦКТ для бытового использования в домашнем пивоварении. Разуметься, принципиальная конструкция не позволяет производителям выпускать различные модификации, да и это не нужно. Я видел как минимум 4 разных ЦКТ от 4 разных производителей, они отличались по форме и цвету, а так же по способу монтажа, и разуметься по объему, но принцип у всех един. Разуметься появление конических ферментеров на рынке не свело на 0 использование другой посуды для сбраживания сусла, однако удобство эксплуатации конического ферментера постепенно вытесняет бутыли и ведра из арсенала домашнего пивовара.

Принцип действия конических ферментеров.

В промышленности используются огромные танки из нержавеющей стали, объемом в несколько тонн. Они представляют собой цилиндрический сосуд с коническим дном. В самом низу дна иметься сливной кран, через который происходит удаление осадка из ферментера. Выше этого крана иметься еще один кран, поменьше. Он служит для отбора образцов, для проведения замеров, дегустаций и разного рода контрольных исследований. В промышленных конических танках есть еще множество различных агрегатов и устройств. Они служат для поддержания температуры брожения, контроля за процессом и прочим целям. В домашнем же пивоварении использование таких сложных устройств просто неоправданно, да и дополнительное оборудование занимало бы очень много места, по этому конический ферментер для домашнего пивоварения состоит из самого сосуда, в котором происходит брожение, сливного крана, и гидрозатвора.

В бытовых ЦКТ, так же как и в промышленных, может быть дополнительный кран, он так же служит для отбора проб или же для снятия с осадка.

Разновидности конических ферментеров.

Для бытового использования существует не так много ферментеров. Малый объем очень ограничивает выбор, да, пожалуй, этот выбор то и не особо нужен. Я выделил для себя два основных вида бытовых ЦКТ для домашнего пивоварения:

• С возможностью снятия осадка
• С возможностью снятия пива с осадка

В первом случае, ферментер снабжен специальной емкостью или сливным краном в самом низу конуса. Такая конструкция позволяет слить осадок, оставив при этом пиво в емкости без перелива. Это очень удобно, т.к. снижает риск во время перелива, а так же позволяет отделить дрожжевой осадок и использовать дрожжи повторно.

Второй вид ферментеров имеет сливной кран выше уровня дрожжей. Кран располагается на боковой поверхности цилиндра и позволяет слить пиво, не потревожив при этом осадок. Такая конструкция тоже имеет свои преимущества: Вы можете слить пиво на , а осадок просто остаётся в ферментере.

Преимущества конических ферментеров.

Преимущества использования ЦКТ в промышленном производстве пива неоспоримы, однако мы с вами пивовары домашние, и что там, в промышленности нас мало волнует. Гораздо интереснее рассмотреть преимущества использования конических ферментеров в быту.

Как уже было сказано, использование ЦКТ для домашнего пивоварения имеет одно самое большое преимущество: позволяет слить осадок, не переливая само пиво. При этом, слить осадок можно на любой стадии брожения. Еще одно замечательное свойство, которым обладают ЦКТ — это возможность снятия осадка и использование дрожжей последующей регенерации. Повторное использование дрожжей позволяет значительно сэкономить деньги.

Третья отличительная черта ЦКТ — это возможность розлива пива без использования сифона. пиво сливается под действием гравитации, что значительно упрощает процесс.

Позже, мы поговорим о том, как можно сделать ЦКТ своими руками, а сейчас предлагаю рассмотреть процесс использования конического ферментера в домашних условиях.

Использование ЦКТ для домашнего пивоварения.

Конические ферментеры достаточно просты в использовании. Вы просто заливаете дезраствор на некоторое время, после чего сливаете его через краны. После завершения дезинфекции, краны перекрываться, а сусло вливается в ферментер, так же как и в любой другой сосуд. Устанавливается герметичная крышка и гидрозатвор.

После завершения основного брожения, вы сливаете дрожжевой осадок, используя соответствующий кран. Некоторые ферментеры устроены так, что осадок задерживается на стенках конуса. В таком случае рекомендуется слегка взболтать пиво и дать ему повторно отстояться, после чего повторить процесс снятия дрожжей.

Возникновение ЦКТ

С тех пор, как пивоварение перешло в свою промышленную стадию, основной тенденцией стала разработка новых технологий, позволяющих увеличить рентабельность. Практически все разработки сосредоточились на том, чтобы уменьшить затратную часть пивоварения (удешевление процесса и уменьшение количества работников) и ускорить оборачиваемость оборудования (сократить, по мере возможности, время брожения и дображивания).

Старое классическое немецкое правило пивоварения гласило: «на брожение сусла уходит неделя, а на дображивание пива - столько недель, сколько процентов в начальной экстрактивности сусла». Но уже в XIX веке оно стало неактуальным. Подгоняемые растущей конкуренцией, пивовары стремились максимально ускорить процесс производства пива.

Ярким образцом подобных изысканий служат разработки швейцарского ученого Натана6), который в XIX веке разработал и впервые применил на практике технологию сверхбыстрого пивоварения: весь процесс брожения и дображивания занимал у него всего 10-14 дней (в зависимости от начальной экстрактивности). Путем подбора специального температурного и технологического режима Натан увеличивал скорость прироста дрожжевой массы в 2,5 раза. Молодое пиво он на ранней стадии принудительно избавлял от углекислого газа, в котором в этот период содержатся летучие вещества, являющиеся причиной незрелого вкуса напитка. После этого пиво карбонизировалось чистой углекислотой и отстаивалось. Этот метод широко не прижился. По комментарию чешских специалистов, пиво, сваренное ускоренным методом по Натану «не достигало традиционного качества чешского пива» (думаю, то же самое можно смело сказать и о немецком пиве).

Тем не менее, эта технология в громадной степени обещала ускорить оборачиваемость оборудования, что делало ее в глазах многих пивоваров с коммерческой жилкой очень привлекательной. Это является хорошим показателем того, какое большое значение уже в то время придавалось сокращению общего времени пивоваренного цикла.

По словам Зденека Шубрта, экс-технолога «Plsensky Prazdroj a.s.», первый реально действующий ЦКТ был установлен в 1928 году в Европе на пивоварне «Кулмбах» (Бавария). Размеры этого танка были далеко не такие впечатляющие, как у современных емкостей: его диаметр достигал трех, высота - десяти метров. Емкость танка составляла около 80 кубических метров (800 гектолитров). Также именно специалистам «Кулмбах» приписывается честь выведения нового штамма дрожжей, пригодного для брожения в ЦКТ, где высота столба сусла (а значит - и давления на дрожжевые клетки) значительно возросла. При этом относительная величина дрожжевой клетки была уменьшена практически вдвое.7)

Еще позднее была разработана технология брожения и дображивания под давлением, сокращавшим цикл производства светлого 11%-ного пива до 14-15 дней, а также метод непрерывного брожения для производства пива в промышленных масштабах (в СССР впервые был внедрен в 1973 на «Москворецком пивоваренном заводе»). Сегодня на процесс брожения и дображивания стандартно отводится около 15-20 дней, но тенденция к сокращению времени производственного цикла сохраняется. Наиболее существенным препятствием в этом остается необходимость сохранить качество производимого пива (как минимум). Лучшие возможности в данном плане, как выяснилось, предоставляли цилиндро-конические танки.

Кроме этого, существенную роль в том, чтобы отдать приоритет ЦКТ, сыграл еще один фактор: с развитием пивоваренной промышленности величина существующих емкостей брожения перестала отвечать возросшим потребностям пивоваров. Возникла насущная необходимость в более крупных, а заодно - более экономичных в использовании емкостях. К сожалению, по ряду технических (и технологических) причин бродильные чаны и лагерные танки ограничены в размерах. Все эти причины создали весомые предпосылки для появления цилиндро-конических танков.

Первый опытный экземпляр емкости для брожения большого объема (однофазный способ производства) был изготовлен еще в 1908 году. «Отцом» этого «прародителя ЦКТ» был все тот же швейцарский ученый Натан. Величина емкости составила 100 гектолитров, полный производственный цикл длился 12 дней. Надо сказать, что идея применения в пивоварении емкостей большого объема тогда не прижилась: возникли практически неразрешимые (на то время) проблемы. Прежде всего - с ухудшенным осаждением дрожжей (не была отработана технология) и обеспечением качественного санирования оборудования.

Необходимо заметить, что первые ЦКТ изготавливались из обычной черной стали, покрытой изнутри специальной смолой. Это защитное покрытие нуждалось в регулярном обновлении. В наши дни ЦКТ изготавливаются исключительно из нержавеющей стали. По данным чешского пивовара Ф. Главачека, впервые в Европе нержавеющая сталь нашла применение при изготовлении емкости большого объема в 1957 году. Широкое использование нержавеющей стали привело к перелому в дальнейшем развитии технологий производства пива.

В шестидесятые годы ХХ века наступила «эра ЦКТ» - началось быстрое распространение новой технологии по странам и континентам. Уже в это время ЦКТ разделились на цилиндро-конические танки брожения (ЦКТБ), цилиндро-конические танки лагерные (ЦКТЛ) и уни-танки (соединяющие в себе основные черты ЦКТБ и ЦКТЛ).

Благодаря удачному техническому решению, ЦКТ начали строить на «свежем воздухе». До этого идея вынести бродильные и лагерные емкости «на улицу», вне помещений пивоварни, звучала, по меньшей мере, диковато. Возможность осуществить ее была воспринята чуть ли не как революционная. Дольше всего в пивоваренном процессе длятся фазы брожения и дображивания, поэтому бродильные и лагерные цеха были самыми большими помещениями пивоварни. Традиционно они состояли из отдельных помещений, в которых располагались деревянные бочки или танки.

Теперь не ограниченные габаритами внутренних помещений здания, пивовары пустились в негласное «соревнование» - кто построит ЦКТ большего размера, выпустит больше пива и опередит конкурентов. Уже в то время объемы ЦКТ достигли 5 тысяч гектолитров, диаметр - пяти, а высота - восемнадцати метров. В семидесятые годы в большинстве европейских стран прочно господствовала технология производства пива в ЦКТ.

В те же годы была отработана и приобрела завершенность технология охлаждения ЦКТ, в частности - режим и очередность активации отдельных охлаждающих рубашек и конуса (как известно, грамотное охлаждение ЦКТ способствует хорошему выпадению дрожжевого осадка). Также выяснилось, что ЦКТ помогает достигнуть наименьшей потери горьких веществ (около 10%), предоставляет возможность максимального насыщения пива СО2 и утилизации образующегося при брожении углекислого газа.
Основные преимущества и недостатки ЦКТ

Технический уровень цилиндро-конического танка (и взаимосвязанного с ним оборудования) при условии хорошего знания технологии дает возможность достичь одинаково высокого, стандартного качества производимого пива при самых больших производственных объемах. При этом процесс брожения пива в ЦКТ относительно несложно автоматизировать (как вариант - компьютеризировать). То же самое относится к процессу мойки и санированию танка.

Относительно высокие начальные капиталовложения экономически оправдываются тем, что с помощью ЦКТ можно существенно ускорить процесс ферментации пива, а значит - увеличить объемы его производства. Именно поэтому технология ЦКТ является сегодня наиболее распространенным способом производства пива во всех промышленно развитых странах.

Поставив в свое время танки брожения и холодной выдержки «на попа», конструкторы ЦКТ в громадной степени увеличили эффективность использования производственных площадей. Этот фактор и сегодня является одним из наиболее существенных дополнительных плюсов пивоварения в ЦКТ.

Определенные трудности, которые в свое время возникали у пионеров пивоварения с осаждением дрожжевых клеток в ЦКТ, сегодня успешно преодолеваются с помощью отработанных приемов охлаждения и из разряда проблем перешли в разряд обычных рабочих моментов. Замедленное (относительно классического варианта) размножение дрожжевых клеток компенсируется более высокой аэрацией сусла и большими дозами вносимых дрожжей.

ЦКТ позволяет заметно улучшить экологию рабочих мест, а кроме этого - существенно повысить производительность труда и уменьшить себестоимость продукции. Возможность работы всех рубашек охлаждения в автономных режимах делает режим охлаждения ЦКТ гибким и эффективным. Также к дополнительным достоинствам цилиндро-конических танков относится то, что из этих емкостей можно оперативно отводить осаждающиеся дрожжи.

Среди основных недостатков ЦКТ - невозможность полного устранения дрожжевых дек, образующихся на поверхности бродящего сусла и более длительный (в сравнении с чаном) период осаждения дрожжевых клеток. Кроме этого, в ЦКТБ необходимо резервировать около 20% от общего объема емкости под образующуюся там пену, что заметно снижает производственную эффективность танка. Впрочем, в традиционных бродильных чанах также резервируется около 20% свободного пространства) ЦКТЛ этот недостаток присущ в меньшей степени (свободное пространство 10%).

Если говорить о максимально эффективных условиях применения ЦКТ, следует отдельно подчеркнуть, что весь смысл использования ЦКТ заключается в открытом Натаном эффекте: увеличение гидростатического давления столба пива способствует ускоренному накоплению в нем СО2 при дображивании (в свою очередь, от скорости и степени накапливания СО2 напрямую зависит скорость формирования органолептического букета пива, то есть - его созревания). За счет этого и сокращается длительность пивоваренного цикла. Наиболее простым вариантом для того, чтобы увеличить высоту столба сусла, будет поставить используемую емкость «на попа», получив вместо горизонтального уже цилиндро-конический танк, что, собственно, и проделал Натан.

В этом контексте становится понятным, почему емкость ЦКТ (при стандартных пропорциях танка) должна составлять не менее 20 гектолитров - в противном случае мы не получим необходимой высоты столба пива, который должен запустить механизм ускоренного накопления углекислого газа при повышенном давлении. Также стоит учесть, что при 20-30 гектолитрах всего лишь «будет наблюдаться эффект» ЦКТ. Созревание пива тут ускорится на считанные сутки. По настоящему эффективным ЦКТ становится, начиная со 150-200 гектолитров (объем для среднего, а не мини-пивзавода). Поэтому использование на мини-пивзаводах вертикально расположенных танков брожения и дображивания можно объяснить, прежде всего, желанием расположить оборудование более компактно.

Материалы, использующиеся при изготовлении ЦКТ

Первые ЦКТ изготавливались из обычной черной стали, покрывавшейся изнутри специальным покрытием на основе эпоксидных смол. Такое покрытие нуждалось в регулярном обновлении. Сегодня ЦКТ изготавливаются исключительно из нержавеющей стали (обычно марки DIN 1.4301, но могут использоваться более устойчивые и дорогие AISI 304 или AISI 316L). Как уже говорилось выше, этот материал является достаточно нейтральным и устойчивым к воздействию на него пива и продуктов его брожения, а также - санационных средств.

На сегодня нержавеющая сталь является оптимальным материалом. Тем не менее, следует помнить, что ее применение не всегда исключает возможность появления коррозии. Она может возникнуть:

• при наличии хлоридных ионов или молекул свободного хлора в нейтральной или кислой среде (плохо подобранные средства санитации);
• в том случае, если сварка нержавеющей стали проводилась не в атмосфере инертного газа (например - аргона). Тогда на участке, подвергшемся воздействию высокой температуры, произойдет кардинальное изменение свойств стали;
• при контакте с обычной сталью. В этом случае для появления коррозии достаточно контакта с истертым или ржавым участком обычной стали.