Под пастеризаций понимают разовый процесс нагревания продуктов, имеющих жидкую консистенцию. Технология названа в честь Луи Пастера (1822—1892), французского микробиолога, предложившего таким образом обеззараживать пиво и вино путем уничтожения нежелательных микроорганизмов из состава напитков. В дальнейшем этот метод приобрел большую популярность и стал использоваться с целью обеззараживания продуктов и увеличения сроков их хранения.

 

 

Процесс пастеризации молока оказывает влияние на микроорганизмы, содержащиеся в его составе, в зависимости от степени температурной обработки и продолжительности нагревания. Процесс пастеризации продуктов отличается от процесса стерилизации тем, что в первом случае происходит лишь уничтожение микробов, а во втором – спор. Пастеризация не предусматривает кипячение, которое ликвидирует абсолютно всю молочную микрофлору, а очищает продукт от болезнетворных микроорганизмов (например, туберкулезных или бруцеллезных бактерий) при температуре, немного меньшей, чем температура кипения. При этом основные свойства молока (консистенция, вкус, запах) остаются практически без изменений.

 

Добиться полного (99%) уничтожения микроорганизмов возможно при обеспечении стерильности посуды, инвентаря и аппаратуры, используемых для пастеризации сборного молока. Допустив попадание зараженного молока к уже пастеризованному, следует ожидать порчи всего количества продукта. Некачественно стерилизованный инвентарь, используемый для пастеризации молока, может содержать до 1 млрд. бактерий, которые, активно размножаясь, способны за достаточно короткий срок увеличить количество болезнетворных микробов в общей массе продукта до 1 млн/мл.

 

 

Пастеризацию относят к наименее затратному и доступному способу обеззаразить полученное молоко для дальнейшего употребления или производства на его основе различных молочных  продуктов. Использование молока, прошедшего пастеризацию, гарантирует высокое качество готовых продуктов, предотвращает их скисание, вызванное маслянокислыми бактериями, и возникновение нежелательных процессов, связанных с активным размножением кишечной палочки или других микроорганизмов.

 

Микрофлору скота, содержащегося на пастбищах, можно максимально уничтожить, пропастеризовав его. При получении молока от стойловых животных, велика вероятность попадания в продукт,устойчивых даже к воздействию высоких температур, бактерий навозных частиц. Наоборот, в молоке, собранном от пастбищного скота, встречаются, в основном, растительные бактерии. Этим фактом обусловлена обязательная процедура очистки молока перед помещением его в пастеризаторы.

 

 

 

Существует 3 способа пастеризации:

Этот способ получил название длительной пастеризации. Молоко необходимо нагреть до температуры 63-65°С и пастеризовать в течение получаса;

Этот способ, иначе называемый кратковременной пастеризацией,предполагает нагревание продукта до температуры 72-75°С. Выдержав 15-20 секунд тепловую обработку следует прекратить;

При мгновенной пастеризации молоко следует довести до температуры 85-90°С без последующей выдержки.

Термическая обработка(при 80-85°С)  изменяет вкусовые качества и аромат молока. Подвергнувшиеся температурному воздействию некоторые элементы, содержащиеся в молоке, изменяют свои физико-химические свойства, и соответственно немного меняется состав продукта.

 

Например,испаряются входящие в состав молока газы, несколько снижается кислотность продукта (на0,5–1 °Т), изменения касаются и солевого состава (фосфорнокислые соли становятся нерастворимыми). Нагревательные приборы, используемые в изготовлении пастеризованного молока, могут покрываться осадком-пригаром, образующимся из-за отложения молочного камня. Кальциевые соли замедляют свертывание молока, что требует добавления искусственного раствора хлористого кальция. При обработке молока  способом мгновенной пастеризации (когда температура выше 85°С)  начинает изменяться казеин. А белок альбумин имеет свойство денатурироваться уже при 60-65°С. Наиболее устойчивы к термической обработке витамины, особенно в том случае, когда доступ кислорода в пастеризатор ограничен.

 

Специалисты не рекомендуют кипятить пастеризованное молоко, поскольку это изменяет состав молока, уменьшая содержание питательных веществ и витаминов А и С. Пастеризовать молоко в домашних условиях можно на водяной бане. При нагревании воды в кастрюле до 63-65°С, огонь требуется выключить, молоко выдержать 20-30 мин, а затем остудить, поместив в холодную воду. В процессе нагревания необходимо постоянно мешать молоко. 

Для получения высококачественного масла большое значение имеет качество сырья, поступающего на маслодельные заводы. От сырья, его состава зависят не только органолептические показатели масла, но и его стойкость при хранении.

Молоко, предназначенное к переработке на масло, должно соответствовать требованиям ГОСТа 13264-70 "Молоко коровье. Требования при заготовке". Помимо стандартных требований при производстве масла к молоку выдвигают особые требования: содержание жира в молоке, степень дисперсности жировых шариков, химический состав молочного жира.

С повышением жирности молока увеличивается выход масла и улучшается степень использования жира, т. е. относительно меньшее количество жира остается в обезжиренном молоке и пахте. Размер жировых шариков оказывает существенное влияние на процесс маслообразования и на степень использования жира при сбивании (табл. 4).

Таблица 4

Дисперсность жировых шариков зависит от породы животных, стадии лактации, условий содержания скота и других факторов. Молоко, полученное от коров симментальской, домшинской и нормандской пород, содержит более крупные жировые шарики по сравнению с молоком от коров других пород. Молоко жирномолочных коров часто отличается большим количеством крупных жировых шариков (Диланян 3. X.). Больший размер жировых шариков в молоке коров любых пород отмечается в середине лактации, при рациональном кормлении и в летний пастбищный период. В разных порциях удоя размеры жировых шариков различны - в первых порциях преобладают шарики меньшего размера, чем в последних.

Обычно к концу лактационного периода размер жировых шариков уменьшается (табл. 5).

Таблица 5 

 

 

В молоке последнего периода лактации коров отмечается соленый вкус и повышенное содержание липазы (табл. 6). Из данных табл. 6 видно, что фермента липазы больше в первых порциях выдаиваемого молока (порция А). В начальный период лактации активность липазы меньше, чем в последующих стадиях. На содержание нативной липазы в молоке оказывает влияние состав кормов. При кормлении коров сухими кормами в молоке содержится больше липазы, чем при кормлении сочными кормами или при пастбищном содержании.

Таблица 6

Примечание. А - первые 500 мл молока; Б - 85% общего удоя; В - последние струйки.

Для повышения качества масла целесообразно использовать молоко повышенной жирности, с большим размером жировых шариков, т. е. молоко коров, отличающихся повышенной жирномолочностью, по возможности употреблять молоко хоров, получивших в достаточном количестве сочные корма, гае использовать молоко позднего периода лактации.

Довольно часто в свежевыработанном масле появляются такие пороки как слабо олеистый, салистый. Несмотря на строгое соблюдение технологии производства, эти пороки возникают сразу после выработки или после непродолжительного хранения.

Быстрая порча масла является результатом повышенного липолиза молока, обусловленного зоотехническими или технологическими факторами, а также наличием в Молоке свободных жирных кислот (СЖК). Поэтому рекомендуется контролировать содержание их в молоке.

Методика определения содержания свободных жирных кислот в молоке приведена ниже.

В пробирку с притертой пробкой (ее можно заменить ватной) помещают 20 мл молока, сюда же вводят 0,1 г гидрата окиси калия. Содержимое пробирки перемешивают до полного растворения навески и выдерживают 5 мин в водяной бане при 35°С. Затем пробку удаляют и определяют запах. В зависимости от него судят о качестве молока. При наличии чистого запаха содержание СЖК составляет 0-5 мг%, мыльный запах соответствует содержанию 20-30 мг%, рыбный запах появляется при наличии в молоке более 35 мг% СЖК. Молоко с рыбным запахом не рекомендуют использовать для выработки сливочного масла.

На вкусовые показатели масла, его консистенцию и стойкость при хранении определенное влияние оказывает химический состав молочного жира. Он не постоянен и зависит от кормления коров, периода лактации, климатических условий, сезона года, породы коров и других факторов. Молочный жир представляет собой смесь глицеридов, состоящую преимущественно из триглицеридов (до 97-98%), и очень небольшого. количества диглицеридов, моноглицеридов, свободных жирных кислот, стеаринов и других веществ. Методом газожидкостной хроматографии в молочном жире обнаружено около 150 жирных кислот, найдены также ранее неизвестные жирные кислоты с несчетным числом атомов углерода (С15-С23). Кроме насыщенных жирных кислот, в состав молочного жира входят ненасыщенные кислоты, количество которых меняется в зависимости от времени года (табл. 7).

Таблица 7

Аналогичные данные получены Качераускис и Купрене, изучавшими состав молочного жира в молоке коров Прибалтики. Наибольшее содержание полиненасыщенных жирных кислот отмечено летом (6%), наименьшее - зимой (2,03%)

Примерно 1/3 полиненасыщенных жирных кислот составляют конъюгированные кислоты. Динамика изменения их содержания в молочном жире подобна изменению полиненысыщенных жирных кислот.

Изучено (Котова О. Г. с сотрудниками) изменение содержания конъюгированных жирных кислот в молочном жире, выделенном из молока, поступающего на Учебно-опытный завод Вологодского молочного института. В летний период содержание конъюгированных диеновых жирных кислот колебалось от 0,92 до 1,43%, в зимний период -от 0,56 до 0,78%.

В летний период наибольшее количество диеновых конъюгированных жирных кислот обнаружено в молочном жире молока коров холмогорской породы (1,72%), наименьшее - в молоке коров айрширской породы (1,17%); в молоке коров черно-пестрой породы - 1,38%, в молоке коров ярославской породы - 1,44%.

Аналогичные данные получены для зимнего периода года- количество диеновых конъюгированных жирных кислот в молоке коров холмогорской породы 0,89%, в молоке коров айрширской породы 0,68%, в молоке коров черно-пестрой породы 0,72%, в молоке коров ярославской породы 0,83%.

Полиненасыщенные жирные кислоты (витамин F) являются биологически активными компонентами молочного жира, повышают эластичность и снижают проницаемость стенок кровеносных сосудов, а также оказывают определенное влияние на обмен холестерина в организме человека.

От содержания в молочном жире ненасыщенных жирных кислот зависит температура плавления и застывания масла.

Количество ненасыщенных жирных кислот в молочном жире определяют по величине йодного числа. Чем больше йодное число, тем в масле больше ненасыщенных кислот. Такое масло имеет более мягкую консистенцию.

С увеличением йодного числа улучшается способность молочного жира к связыванию влаги, вследствие этого летом легче, чем зимой вырабатывать масло с повышенным содержанием влаги.

В производстве масла методом преобразования высокожирных сливок должны учитываться состав и свойства молочного жира при обработке высокожирных сливок в цилиндрах маслообразователя.

Нарушение режимов подготовки и обработки высокожирных сливок может привести к появлению пороков консистенции масла.

При производстве масла способом сбивания для получения хорошей пластичной консистенции применяют ступенчатый режим созревания сливок с учетом жирнокислотного состава молочного жира.

В целях повышения качества масла необходимо исключить длительное хранение молока с момента выдаивания до его переработки, так как при этом ухудшается качество вырабатываемого продукта.

По данным зарубежных исследователей, при использовании молока, хранившегося двое суток при температуре 3°С, выработанное масло быстро приобретало пороки окислительного происхождения.

Для выработки масла любых видов требуется сырье однородное по составу. При этом обеспечивается стабильная работа оборудования. Содержание жира в сливках 32-37% наиболее приемлемо в производстве масла всех видов, полученного способами преобразования высокожирных сливок и прерывного сбивания. При изготовлении масла непрерывным сбиванием используют сливки с содержанием жира 38-42%, а при выработке крестьянского масла этим способом оптимальная жирность сливок 43 %.

При однородном составе сливок по содержанию жира кислотность не должна превышать 17°Т, кислотность плазмы - 25 -27 градусов Т (содержание жира 32-37%). Это позволит производить необходимую тепловую обработку без существенных изменений белка и применять поточное производство.

Сливки с более высокой кислотностью перерабатывать нельзя, так как при пастеризации может произойти коагуляция белка, что вызовет перебои в работе пастеризаторов и сепараторов, тем самым ухудшится качество масла. Кислотность, равная 17°Т, допустима при использовании сливок для изготовления всех видов масла, кроме вологодского. Сливки, предназначенные для вологодского масла, не должны иметь кислотность выше 14°Т, иначе не удастся получить вкус и аромат, свойственные вологодскому маслу.

Для сортировки сливок существенное значение имеет про кипячение. Ею определяют термоустойчивость белков

Методика проведения пробы проста.
Сортируемые сливки в пробирке доводят до кипения. Затем их удаляют и смотрят, нет ли хлопьев белка на внутренней стенке пробирки. Наличие отдельных хлопьев на стенке указывает на недостаточную термоустойчивость белков сливок. Такие сливки необходимо отделить и перерабатывать в последнюю очередь.

Иногда вологодское масло, изготовленное из сливок, казалось бы вполне пригодных для выработки этого вида масла (по вкусу, запаху, кислотности, содержанию жира), не имеет специфического вкуса и аромата. Предполагают, что это происходит вследствие какой-то еще не установленной связи с рационом кормления коров. Для отбраковки таких сливок Чеботаревой предложена проба по определению выраженности вкуca и аромата пастеризации, а пробу на кипячение не проводят.

Методика выполнения пробы не представляет сложности. В пробирки наливают 2/3 сливок, предназначенных для производства вологодского масла, закрывают ватными тампонами и выдерживают в водяной бане 10 мин при 98 градусах С. Затем определяют вкус и аромат. Сливки не имеющие явно выраженного вкуса н аромата пастеризации, не пригодны для производства вологодского масла, их следует перерабатывать отдельно.

Поступающие на переработку сливки должны соответствовать требованиям, изложенным в инструкции по производству сливочного и топленого масла. В соответствии с инструкцией предусмотрено два сорта сливок (табл. 8).

Таблица 8

Сливки, отвечающие требованиям I и II сорта, пригодны для выработки всех видов масла, кроме вологодского. Для изготовления вологодского масла могут быть использованы только сливки I сорта и положительно оцененные по пробе на вкус пастеризации.

 

Сливки, поступающие на заводы для переработки на масло, не всегда отвечают предъявляемым к ним требованиям. Сливки могут иметь кислый вкус, слабо или резко выраженный кормовой, горький и гнилостный привкусы; редко попадают сливки с прогорклым вкусом и запахом. Иногда встречаются сливки с запахом нефтепродуктов.

Существует несколько способов (Исправления пороков вкуса и запаха сливок: промывка, дезодорация и аэрация.

Промывку применяют тогда, когда сливки имеют повышенную кислотность или другие пороки, обусловленные нежелательными изменениями белковой части. Их разбавляют в 5- 6 раз горячей водой (45-50°С) до жирности 5-6%, размешивают и сепарируют. Затем смешивают с доброкачественным обезжиренным молоком, доводят жирность до 5-6% и вновь сепарируют. В процессе промывки у сливок могут быть устранены пороки, носителями которых является плазма сливок (нечистый, старый, дрожжевой, кислый вкус и запах). Существенным недостатком этого способа является значительная потеря жира при сепарировании.Аэрацию и дезодорацию применяют для удаления из сливок различных адсорбированных запахов, в частности хлевно-навозного, кормового и др.

По малой выраженности запахов, адсорбированных сливками, ограничиваются их проветриванием. Для этого нагретые сливки тонким слоем пропускают по открытой поверхности охладителя и одновременно обдувают воздухом с помощью специально поставленного вентилятора.

Удалять адсорбированные запахи можно также обработкой сливок в вакуум-аппарате. При этом их сначала нагревают, а затем подают в вакуум-аппарат при остаточном давлении 0,008-0,0093 МПа, где они кипят при 55-60°С. С парами испаряющейся влаги частично удаляются и летучие вещества, придающие сливкам тот или иной привкус. Не всегда удается полностью устранить некоторые кормовые привкусы, например, лука, чеснока, а также запахи химикатов и нефтепродуктов. Не следует вакуумировать сливки, предназначенные для выработки вологодского масла, так как при обработке удаляются не только нежелательные запахи (силосный запах скотного двора), но и ароматические вещества, придающие характерный "букет" вологодскому маслу. Из вавакуумных сливок невозможно получить вологодское масло.

За рубежом (Новая Зеландия, Англия, Австралия) для устранения кормовых привкусов применяют вакреацию - термическую обработку сливок под вакуумом. Процесс состоит в том, что сливки распыляют под вакуумом и обрабатывают паром. Летучие вещества удаляют, перегонкой с водяным паром при пониженном давлении. Недостатком вакреации сливок является более твердая консистенция масла и большая склонность его к окислению.

Появлению пороков вкуса и запаха сливочного масла способствуют жиро- или водорастворимые вещества, которые концентрируются в его жировой фазе или в плазме. При наналичии в сливках высокомолекулярных соединений, образующих азеотропные (нераздельнокипящие) смеси, температура кипения которых выше температуры кипения воды, вкус сливок при тепловой и вакуумной обработке не улучшается. Именно этим объясняется то, что привкусы луковый, чесночный, нефтепродуктов и некоторые другие при тепловой обработке сливок полностью не устраняются.

Пороки, обусловленные веществами, концентрирующимися в жировой фазе (высокомолекулярные диалилдисульфиды), встречаются сравнительно редко. Основные пороки вкуса и запаха (кормовой, нечистый, силосный и др.) обусловливаются веществами, концентрирующимися в водной фазе масла. Азеотропные смеси, образуемые этими веществами, имеют относительно невысокие температуры кипения, вследствие чего их можно удалять при обработке сливок в процессе производства сливочного масла.

В нашей стране для устранения пороков сливок и улучшения качества масла широко применяют дезодорацию сливок. Дезодораторы применяют только для удаления веществ, растворенных в водной фазе сливок и имеющих температуру кипения ниже 100°С. В промышленности используют вакуум-дезодоратор ОДУ.

Процесс вакуум-дезодорации заключается в следующем. Горячие сливки (температура пастеризации 86-95°С) попадают в вакуум-камеру через разбрызгивающее устройство и в виде капель или тонких струй стекают по стенкам на дно. В камере поддерживают вакуум 0,059 МПа, при котором температура кипения сливок ниже температуры поступления. В результате происходит резкое вскипание и интенсивное испарение влаги, температура снижается до температуры кипения, соответствующей давлению в камере. Паровоздушную смесь вместе с летучими веществами отсасывают из камеры, конденсируют и сбрасывают в канализационную сеть с избытками циркулирующей воды. Эффект удаления нежелательных запахов из сливок зависит от степени их выраженности и количества испаренной влаги. Увеличения испарения влаги можно достичь за счет повышения разрежения и повторной дезодорации.

Однако при значительном испарении влаги удалятся не только нежелательные запахи, но и те, которые обусловливают натуральный аромат сливок. В результате продукт приобретает пустой вкус или же в нем начинают ощущаться пороки вкуса, обусловленные нелетучими веществами, которые были неощутимы до вакуумной обработки.

Двухкратная дезодорация может привести к тем же нежелательным последствиям, что и повышенный вакуум. Кроме того, она вызывает повышение дестабилизации жира в сливках и выделение свободного жира в результате механического воздействия насосов, особенно при удалении продукта из вакуум-камеры. Это способствует увеличению перехода жира в пахту.

При производстве масла способом преобразования высокожирных сливок из молока, полученного в стойловый период содержания скота, для улучшения качества сливок оптимальными режимами вакуум-дезодорации являются

При таких режимах после дезодорации в зависимости от количества испаренной влаги наблюдают снижение кислотности сливок на 1-1,5°Т и повышение их жирности на 0,5-1,5 %.

В период пастбищного содержания скота необходимость вакуумной обработки сливок должна устанавливаться на каждом заводе в зависимости от наличия тех или иных пороков сырья. Обычно обработка сливок при небольшом разрежении (0,016-0,02 МПа) облагораживает вкус сливок, а, следовательно, и масло.

Особенно удачно сочетание дезодорации с выработкой ароматизированного масла. Для повышения качества масла, вырабатываемого способом сбивания, также целесообразно применять дезодорацию сливок, так как вакуум-дезодорация способствует улучшению вкусовых качеств масла и его структурных свойств. Оптимальный режим вакуум-дезодорации при этом способе: пастеризация сливок при 95-97°С и разрежение в камере дезодоратора 0,029-0,049 МПа. В процессе дезодорации кислотность сливок снижается на 0,3-1,15 градуса Т. Увеличение вакуума вызывает некоторое повышение дисперсности и дестабилизации сливок. Дезодорация сопровождается повышением жирности сливок на 1,7-4,0%, что необходимо учитывать при выборе режима сбивания, не оказывает существенного влияния на продолжительность сбивания и отход жира в пахту, но способствует улучшению степени распределения и дисперсности влаги в масле.

Таким образом, дезодорацию сливок можно рекомендовать как хорошее средство для повышения качества масла.

Преимущество дезодорации состоит в том, что позволяет наряду с удалением кормовых запахов из сливок снизить их кислотность, повысить стойкость масла при хранении за счет удаления свободных летучих кислот, которые в первую очередь подвергаются окислению, а также при необходимости повысить вкусовые показатели масла, совместив процесс дезодорации с производством ароматизированного масла.

Дрожжевое брожение является самым магическим процессом, происходящем на пивоварне. Процесс не очень хорошо знаком начинающим пивоварам, поэтому здесь происходит, как правило, много ошибок. Большинство домашних пивоваров просто задают свои дрожжи, которые были в пивном наборе, надеясь на лучшее. Это чрезвычайно важная часть пивоваренного процесса. Изучение того, что происходит при брожение сделает вас более успешным пивоваром. Брожением можно управлять, как и многими другими процессами в пивоварение. Перед тем как научиться контролировать брожение, вам нужно сначала понять его.

История брожения пива

Пиво начали делать люди с доисторических времен во всем мире, не понимая науки процессов брожения, которые происходили. Скорее всего первое брожение было спонтанным с дикими дрожжами. Дикие дрожжи живут везде. Медовуха была, скорей всего, первой сбраживаемой жидкостью, а брожение могло произойти, из-за дождевой воды, которая заполняла улей с медом в дереве. Присутствующие дикие дрожжи начинали брожение жидкости, образуя спирт. После того, как божественный опьяняющий эффект алкоголя был обнаружен человеком, алкоголь стал являться важной частью нашей жизни.

Сначала процесс брожения был не понятен. Тот кто постоянно занимался прививанием дрожжей в напитках, вероятно, воспринимался волшебником с божественной магической силой. Различные способы были обнаружены для сохранения и передачи дрожжей от одной партии к другой. Делали это либо перемешиванием пива, вина или медовухи одной и той же лопаткой каждый раз, или добавляли фрукты, затем удаляли и сохраняли их для следующей партии, поэтому дрожжевая закваска была ключом к улучшению качества древних сброженных напитков.

В Древнем Египте пиво делали, добавляя закваску (в которой содержатся дрожжи) на влажный недавно проросший ячмень и осторожно выпекали, пока только сформируется корочка. Это позволяло хранить хлеб в течение определенного периода времени без порчи. Затем хлеб разводили в дождевой воде и оставляли бродить для пива. Первое пиво было, вероятно, пресным или еще хуже мутным и нефильтрованным. Человеку приходилось пить его через фильтрующую соломинку, чтобы не захватить горький осадок.

Пиво стало для древнего человека надежным способом утоления жажды, так как запасы воды в основном были загрязнены. Пиво употребяли, кроме мужчин, женщины и дети.

Существует предположение, что Египетская цивилизация образовалась от необходимости выращивать зерновых культур для пива. Кочевые охотники-собиратели заселялись, чтобы помочь с посевом, сбором и хранением ячменя.

После того, как процесс брожения и сами дрожжи стали понятны - лицо пивоварения изменилось навсегда. Санитария стала важным наряду с размножением дрожжей. Улучшение качества полученного пива, вероятно, было впечатляющим. Конечно, никто не может на самом деле знать, какое пиво было на вкус даже пару сотен лет назад. Но с нашими научными знаниям, мы можем предположить или получить довольно хорошее представление.

В 1836 году Каньяр де Ла-Тур  доказал, что пивные дрожжи - это живые организмы, а не химические вещества, как все считали ранее. Он также сказал, что эти дрожжевые клетки участвуют в образование спиртового брожения. Но сказать, что дрожжи участвуют и то, что они единственная причина брожения - есть две разные вещи.

В 1860 году Луи Пастер стал не первым человеком, который обнаружил дрожжи. Но он стал первым кто понял, что брожение было вызвано жизнью микроорганизмов и что эти организмы и есть дрожжевые клетки. Г-н Пастер так же доказал, что дрожжи не нуждаются в кислороде чтобы жить, как и большинство микроорганизмов. Дрожжи в присутствии кислорода будут размножаться, и когда весь кислород расходуется начнется брожение. Луи Пастер изобрел пастеризацию, чтобы убить дрожжи и остановить дальнейшее брожение. Пастеризация была применена к пиву в 1876 году, а остальное уже история.

Вот почему так важно проводить санитарию с умом, когда делаете пиво, вино или медовуху. Дрожжевые клетки должны иметь возможность размножаться и доминировать при брожение, чтобы другие нежелательные микроорганизмы не могли иметь шанс закрепиться и испортить ваше пиво. Чем быстрее начнется активное брожение, тем меньше шансов у вредителей. Именно поэтому мы делаем дрожжевые стартеры , чтобы дать дрожжам возможность расти быстрей, чем любой другой организм и тем самым вытеснять их из пива. Они все еще там, но в таком минимальном количестве, что не влияет на ароматику, вкус и внешний вид вашего пива.

Объяснение процесса брожения

Сначала процесс брожения кажется довольно простым. Дрожжи добавляются в ваше охлажденное сусло, и они начинают потреблять кислород, питательные вещества и размножаться. Они будут продолжать размножаться до тех пор, пока весь кислород не израсходуется. Затем они атакуют сахар в пиве, так как это их последняя еда. Брожение может быть настолько энергичным, что пенная шапка будет возвышаться на 30 см или более над верхней частью пива с активным выделением СO2.

Алкоголь, CO2 и другие побочные продукты, такие как сивушные спирты (или сивушные масла) производятся с брожением дрожжей. Сивушные масла представляют собой смесь органических кислот, высших спиртов (пропиловый, бутиловый, амиловый), альдегидов, сложных эфиров, являющиеся между собой сородичами. Именно эти сородичи предположительно вызывают похмелье.

Этот процесс продолжается, пока все простые сахара не перебродят в пиве. Дрожжи начнут успокаиваться. Некоторые падают в спячку на дно емкости, в то время как другие продолжают питаться более сложными сахарами и другими побочными продуктами в пиве. В какой-то момент, дрожжи съедят все, что есть. Дрожжи не делают больше ничего, и теперь скапливаются в нижней части бродильной емкости и ждут больше пищи.

Процесс брожения, как правило, занимает около недели для большинства сортов пива. При более высоких температурах, образуется больше побочных продуктов (от фруктовых эфиров до сивушных спиртов) придающие пиву фруктовый и фенольный вкус и аромат. При более низких температурах дрожжи действуют гораздо медленнее и побочных продуктов образуется по-минимуму. Это одно из основных различий между лагером (холодное брожение) и элем (теплое брожение).

Лагер против Эля

Лагер намного чище, чем эль с более ощутимыми ароматами солода и хмеля. Эль же обладает гораздо более сложным фруктовым и пряным характером в аромате и вкусе. Хотя существует некоторая линейная зависимость от температуры. Эль сброженный при холодных температурах будет иметь меньше "Элевый характер" и более "Лагерный характер". И наоборот, лагер сброженный при теплых температурах, такой как Калифорниа комэн бир, покажет больше "Элевого характера" с более фруктовым / пряным производством эфиров.

Другое отличие, и что обычно разделяет два типа дрожжей - это то, что лагерные дрожжи во время брожения находятся в большей массе в или вблизи нижней части пива, а элевые, наоборот, в верхней части, а затем выпадают на дно по окончанию брожения. Поскольку дрожжи есть везде, имеет смысл, что некоторые были адаптированными к более холодному климату. Пиво, которое выдерживается в холодных климатических условиях, так в Германии оно хранилось в ледяных пещерах, чтобы сохранить его от порчи в течение жарких летних месяцев. Нормальные элевые дрожжи не смогут продолжить переработку побочных продуктов первичного брожения в такой холодной среде. Те дрожжи, которые присутствовали на территории Германии в течение зимы были уже адаптированы для холодного брожения в процессе эволюции. Как только дрожжи изучили, стало ясно, что это был другой тип дрожжей, чем Элевые дрожжи, которыми они являлись изначально. Благодаря процессу хранения пива в пещерах мы получили слово "лагер", которое в переводе с немецкого языка означает "хранить".

Требовательность дрожжей

Дрожжам для жизнедеятельности нужны определенные вещи - это сахара, аминокислоты, жирные химические вещества, называемые липидами и незначительное количество минералов, таких как цинк и медь. К счастью, все это уже скорее всего есть в пивном сусле, и нет необходимости в добавление дополнительных питательных веществ для дрожжей, чтобы они хорошо справлялись со своей задачей.

Другое дело, что им нужен кислород. Они используют кислород для формирования клеточных стенок, когда они размножаются. Эти клеточные стенки состоят из стеринов и ненасыщенных жирных кислот. Если кислорода не хватает в пиве дрожжи перестают вырабатывать стерины. А их отсутствие означает, что дрожжи не смогут синтезировать свои клеточные стенки, таким образом они должны прекратить размножаться.

Недостаток кислорода (и стеринов для роста клеток) ограничивает рост дрожжевых клеток в пиве. Недостаток кислорода будет производить пиво с низкой аттенюацией (не полностью сброженные, оставив пресные сахара). Вот почему так важен кислород в вашем сусле. Особенно в более высокоплотном пиве.

Кислород улетучивается, когда сусло кипятится. Маленькие исхищрения при переливе сусла в бродильную емкость позволяет вам лучше насытить его кислородом. Вы сможете аэрировать сусло переливая его "туда-обратно" из котла в бродильную емкость. Лучший способ заключается в использовании аквариумного насоса с воздушным камнем. Так как вы добавляете атмосферный "воздух" в сусло, уровень кислорода сложно получить меньше определенного уровня, обычно, это около 8 мг/л (ppm). Это минимальное количество кислорода, необходимое для хорошего брожения.

Лучшим способом аэрации сусла является использование чистого кислорода и камня-рассекателя (на самом деле это не камень, он из нержавеющей стали). Вы сможете приобрести редуктор и шланг с фильтром в большинстве магазинах домашнего пивоварения. Небольшие кислородные баллоны можно приобрести в сварочных магазинах.

Необходимое количество чистого кислорода будет варьироваться в зависимости от плотности вашего сусла. Я, обычно, добавляю кислород около 45-60 секунд для сусла плотностью ниже 1.070 и около 1,5 минут (90 секунд) для более плотного пива (барливайны). Перенасыщение пива кислородом может вызывать изменение вкуса от чрезмерного образования сложных эфиров. Это результат «окислительного стресса» дрожжей. Нет точного согласия в том, как много чистого кислорода необходимо добавлять, так как еще недостаточно исследований проведено в этой области.

Когда в вашем распоряжении появятся инструменты для домашнего пивоварения: такие как надлежащий засев дрожжей , хорошая аэрация сусла, правильный выбор дрожжей и хороший контроль температуры брожения , ваше пиво сделает квантовый скачок в качестве. Делайте все это правильно, и вы сможете контролировать аттенюацию (степень сбраживания) вашего пива . Последовательное использование даст стабильные результаты. Какой толк в том, что вы сделали действительно отличное пиво, но только один раз? Если вы не сможете повторить его, то это был просто несчастный случай. Возьмите подробные записи, того что происходило в течение всего процесса пивоварения от выбора воды до карбонизации пива, и вы сможете повторить свое лучшее пиво.

Что было до ЦКТ

 

Необходимо заметить, что в истории пивоварения для изготовления бродильных чанов использовались самые разные материалы — от дерева и керамики до алюминия и пластмассы. Обычно пивовары использовали подручный материал, руководствуясь, прежде всего, одним принципом — чтобы он вел себя достаточно нейтрально по отношению к агрессивной (в химическом смысле) кислотной среде, содержащей алкоголь, то есть пиву.

Еще в первой половине ХХ века классическая емкость для брожения (или лагерной выдержки) была деревянной. Традиционно использовались дубовые, реже — сосновые или кипарисовые чаны. По своей форме и конструкции они напоминали традиционные русские кадушки (усеченный конус), только очень большого размера. Каких-либо определенных стандартов на емкость деревянных бочек не существовало, она могла составлять от двух до трехсот гектолитров у бродильных емкостей и ста гектолитров — у лагерных. Единственным ограничительным фактором служила максимально достижимая величина деревянной клепки, из которой собиралась емкость. Процесс брожения в деревянных емкостях был сугубо естественным, неторопливым, охлаждение — наружным.

Образующаяся на поверхности плотная дрожжевая дека естественным путем удерживала в пиве углекислый газ, играя роль своеобразной крышки и в какой-то степени защищала пиво от инфицирования. Изнутри деревянные бродильные чаны покрывались специальной «пивной смолкой» (основные составляющие — канифоль и парафин), предохранявшей дерево от разрушительного воздействия пива и дававшей возможность качественно проводить работы по санации емкости.

Немалое значение придавалось процессу осаждения пивного камня на поверхности деревянного (позднее — бетонного) чана. Часто после удаления налета из пивного камня с внутренней поверхности чана, что неизбежно происходило при тщательной чистке емкости, дальнейший процесс осаждения дрожжей и осветления пива несколько замедлялся. Его течение «входило в норму» только после того, как на стенках чана снова появлялся пивной камень.

Пиво, выбродившее в дубовом чане, приобретало специфический привкус, являющийся, по словам старых чешских технологов, неотъемлемым признаком «натурального хорошего пива». Не в последнюю очередь именно поэтому еще во второй половине 80-х годов ХХ века многие чешские пивоварни (в том числе, и знаменитый «Plzensky Prazdroj a.s. ») использовали деревянные чаны. Чехи, как всем известно, не слишком охотно применяют новшества в пивоваренном процессе, считая, что большинство нововведений оказывает негативное влияние на органолептику пива.

Основным недостатком деревянных емкостей являлось то, что они требовали весьма трудоемкого сервисного обслуживания. Внутренние покрытия требовалось периодически по мере необходимости обновлять. Периодичность обновления покрытий не являлась строго регламентированным правилом. Как правило, это мероприятие производилось 1 раз в год.

  По словам Зденека Шубрта, экс-технолога «Plsensky Prazdroj a. s.», работающего сейчас технологом-пивоваром «UBC», каждый раз после окончания брожения бочки надо было снимать со стоек и поднимать из подвала на специальном лифте, тщательно очищать от старого покрытия из смолки (путем обжига паяльной лампой), наносить новое и вновь устанавливать в подвале на специальных подставках. Поэтому, когда высококачественные дубовые доски, из которых изготавливалась клепка, перешли в разряд дефицитного (а соответственно — очень дорогого) товара, на смену деревянным пришли железобетонные и металлические чаны. Расходы на сервисное обслуживание бетонных и металлических емкостей оказались меньшими, а сроки службы — большими.

Сейчас трудно в это поверить, но еще во второй половине ХХ века в Европе широко использовались железобетонные чаны. Изнутри они покрывались слоем специального покрытия или более толстой облицовкой. В качестве основы защитного материала выступали горный воск, пластмасса или эпоксидные смолы.

Металлические чаны большей частью изготавливались из обычной (черной) стали, реже - алюминия, еще реже - из нержавеющей стали (нержавеющая сталь была очень дорогим материалом). Снаружи металлические чаны изолировались смолой и джутом, после чего обкладывались кирпичом. Обмуровывали их только затем, чтобы избежать необходимости чистить не только внутреннюю, но и наружную сторону чана.

Наиболее доступными по цене являлись чаны из обычной стали. Этот материал хорошо обрабатывается и является достаточно прочным. При изготовлении бродильной емкости, составляющие ее стальные листы нередко сваривались прямо на пивоваренном заводе. К недостаткам простой стали относится ее «повышенная реакция» на пивную среду: кислоты, образующиеся при брожении, «травят» поверхность стали. При этом возникают дубильные вещества, придающие пиву характерный железистый привкус и более темный цвет. Пена такого пива приобретает коричневый оттенок. Чтобы избежать подобного результата, на простую сталь наносилось защитное покрытие из эмали, синтетических смол или пластмассы. Размеры эмалированных чанов жестко ограничивались размерами печей для обжига, в которых обжигали эмаль. Тем не менее, в Чехии таким способом умудрялись изготавливать емкости объемом в 500 гектолитров.

В алюминиевых чанах алюминий служил, собственно, защитным покрытием железобетонного чана.

Толщина листов боковой части составляла всего около 3 миллиметров, дна — около 4-5 миллиметров. Для крепости алюминиевые чаны обмуровывались кирпичом. При сборке емкости надо было внимательно следить за тем, чтобы алюминий чана не соприкасался с какими-либо деталями из другого металла. В противном случае заполненная пивом емкость уподоблялась гигантской батарейке: роль кислоты играло пиво, разнополюсных контактов - различные металлы, а сама «батарея» начинала вырабатывать гальванические токи.

Если исключить случаи гальванической коррозии, алюминий является полностью инертным к пиву материалом. Алюминиевая емкость не требует защитного покрытия. Главный недостаток алюминиевого чана — его низкая прочность, он легко деформируется. Алюминиевые лагерные танки очень боятся даже легкого внутреннего вакуума. На изготовление чана из нержавеющей стали шли стальные листы толщиной около 2 миллиметров. Они также играли роль защитного покрытия бетона. Традиционно считается, что нержавеющая сталь, применяющаяся в пивоваренной промышленности, должна содержать, в среднем около 18% хрома и 8-9% никеля. Она абсолютно инертна к пиву и продуктам брожения, но долгое время ее широкому применению в пивоварении препятствовала изначально высокая цена этого материала.

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 Натана, 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.

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.

 

Что такое ЦКТ

 

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.

  Тщательность и чистота отделки внутренней поверхности ЦКТ напрямую влияет на эффективность процесса мойки и последующей санации танка. По поводу необходимой степени чистоты отделки существуют две диаметрально противоположные точки зрения:

1.    По словам экспертов «Ziemann», нужно стремиться к идеальной гладкости материала. Во всяком случае, средняя шероховатость должна составлять не более 0,4-0,7 мкм. Это аргументируется тем, что на гладкой поверхности дрожжевые клетки и различного рода микроорганизмы закрепляются с большим трудом (для примера: средний размер дрожжевых клеток составляет приблизительно 6-10 мкм, вредной микрофлоры - от 0,5 до 4 мкм). Именно поэтому «Ziemann» использует для добавочной обработки внутренней поверхности конуса и купола ЦКТ технологию электрохимической полировки (снижает шероховатость до 0,3 мкм).

На сегодня электрохимическая полировка обеспечивает наиболее гладкую поверхность, какую только можно получить при промышленной обработке стали. Но, естественно, только при условии того, что до применения электрохимической полировки поверхность металла уже тщательно отполирована. Электрополировка может только сгладить выступающие микровыступы на поверхности металла, но отнюдь — не ликвидировать более крупные неровности, царапины и каверны.

2.    По мнению экспертов «Holvrieka», решающую роль играет не столько средняя величина шероховатости (высота микро-пиков материала), сколько профиль шероховатости (острые или заглаженные микро-пики). Если выступы сглажены, этого вполне достаточно. По их словам, отличные результаты в плане оптимального профиля шероховатости дает специальная механическая обработка листа нержавейки еще в прокатном цехе металлургического предприятия. После этого «полированная» поверхность стали, во избежание механических повреждений во время транспортировки и изготовления танка, заклеивается специальной пленкой, которая снимается уже после сварки листов в емкость. Гладкости, полученной при спецпрокате, уже достаточно, чтобы предотвратить закрепление на поверхности материала дрожжевых клеток, а вредной микрофлоры в молодом пиве просто не должно быть (в противном случае пиво просто инфицируется, вне зависимости от того, закрепились ли бактерии на стенках танка или нет).\\Конечно, последующая обработка внутренней поверхности танка механическими средствами ни в коей мере не исключается, но применение электрохимического полирования специалисты компании «Holvrieka» относят к разряду необоснованной роскоши.

Вообще же при механической полировке внутренней поверхности ЦКТ приходится учитывать множество тонкостей. Значение имеет даже то, в каком направлении полируется сталь — по образующим или по радиусу. Наиболее шершавая, а значит наиболее привлекательная для микроорганизмов поверхность образуется на месте сварки различных частей ЦКТ. Соответственно, обработке и полировке сварных швов танка уделяется особое внимание. Их шероховатость обычно доводится до уровня 0,6 - 0,7 мкм (средняя шероховатость всей внутренней поверхности ЦКТ у большинства производителей составляет около 0,7 мкм).

Процесс изготовления ЦКТ

Если разделить процесс производства ЦКТ (в заводских условиях) на отдельные составляющие, то схематически он складывается из следующих пунктов:

1.    Допроизводственная подготовка куполов, конуса, тела и более мелких частей.

2.    Выгибание куполов и конуса.

3.    Сварка тела танка, начинающаяся с купола.

4.    Сварка нижних частей танка (конус и юбка).

5.    Сварка нижних частей тела танка (конуса и цилиндра).

6.    Сварка охлаждающих зон (в том случае, если в ЦКТ используются охлаждающие рубашки, а не сталь с внутренними «капиллярными» отверстиями - тогда рубашки наваривать не надо).

7.    Сварка внешних деталей танка.

8.    Полировка и пассивирование швов.

9.    Тест на давление.

10. Изоляция танка пенополиуретаном.

$На различных предприятиях порядок проводимых операций может незначительно варьироваться — все зависит от используемого оборудования и технологий (например, ряд операций может проводиться как в «горизонтальном», так и в «вертикальном» варианте), но общее количество этапов остается неизменным.

  По словам представителя фирмы ЦИМАНН  по России и странам СНГ кандидата технических наук В. Тихонова, изготовление ЦКТ — сложный производственный процесс, включающий в себя множество операций, таких как раскатывание рулонного материала, разрезание, состыковка, выравнивание листов, сварка, шлифовка, раскройка заготовок, штамповка отбортовок конусов и крышек, скручивание конусов, шлифовка, сборка обечайки, изготовление опорной юбки, сваривание между собой отдельных частей танка, монтаж сегментных рубашек охлаждения, труб для подвода и отвода хладагента, диоксида углерода, дренажных труб, гнёзд для подключения датчиков температуры, уровня и др., защитных труб для электрокабеля и проч.

Изолирование танков производится, как правило, в горизонтальном положении. ЦКТ для дополнительной защиты от коррозии красят, устанавливают на нём дистанционные прокладки из пенополиуретана, монтируют листы облицовки и заполняют образовавшееся пространство пеной полиуретана с низким содержанием хлоридов (хлориды со временем приводят к коррозии хромо-никелевой стали). Горизонтальный метод изолирования танков позволяет рабочему визуально полностью контролировать качество заливки так, чтобы не образовывалось воздушных пробок. В качестве облицовки находит применение трапециевидные листы из алюминия с пластиковым покрытием или без покрытия, реже из нержавеющей стали. Облицовка конуса в стандартном исполнении изготавливается из герметично сваренной листовой нержавеющей стали. Такое исполнение рекомендуется для того, чтобы в долгосрочном плане исключить возможность попадания влаги под изоляцию при наружной мойке конусов в зоне обслуживания.

Готовые танки укладывают на деревянные ложементы и стальные швеллеры и отгружают потребителю водным путём или автотранспортом.

Размеры ЦКТ

Высота и диаметр ЦКТ являются весьма произвольным параметром, который оказывает определённое влияние на содержание объема летучих веществ в пиве, степень содержания СO2, процесс оседания дрожжей — то есть, в конечно счете, на качество самого пива.

Пока не была обкатана технология, первые ЦКТ изготавливались «на конструкторском чутье» — разных размеров и пропорций. Сегодня все возможное разнообразие цилиндро-конических танков ограничилось четкими правилами. Часть из них обусловлена различного рода техническими ограничениями (как в случае с рубашками охлаждения), часть — биологическими ограничениями (условиями жизнедеятельности дрожжевой клетки). Тем не менее, по словам немецких экспертов, до сих пор ни один другой вид оборудования не является настолько «неустоявшимся» (в смысле появления единого стандарта), как ЦКТ.

Если попробовать вывести среднее арифметическое, то можно сказать, что диаметр большинства изготавливаемых сегодня ЦКТ обычно составляет пять метров, высота - около пятнадцати метров (без опор), наиболее употребимый полезный объем — более двух тысяч гектолитров.

Говоря о габаритах танка, необходимо заметить, что максимальная высота сусла в бродильном ЦКТ не должна превышать двадцати пяти метров, потому, что тяжесть столба сусла, давящего на дрожжевую клетку, может существенно замедлить процесс брожения и деления клеток, негативно повлиять на их метаболизм. Кроме этого, слишком большая тяжесть столба сусла замедляет скорость насыщения пива углекислым газом.

Для лагерного ЦКТ, в котором пиво уже не бродит, это ограничение недействительно. По данным чешского эксперта-пивовара Ю. Фамеры, ЦКТЛ могут достигать 40 метров в высоту и 10 метров в диаметре.

Также на размеры ЦКТ существенно влияет необходимость оставлять часть танка пустой, дабы пена, поднявшаяся при брожении, не залила предохранительную арматуру (прежде всего — шпунтаппарат!).

Свободное пространство в ЦКТБ должно составлять около 18-25% от объема начального сусла. Как правило, в ЦКТЛ оно может быть меньшим (если только, к примеру, не делать добавления завитков (Краузенинг ) в зеленое пиво).

Справедливости ради скажу, что эти цифры не являются догмой. Известны методы, когда для уменьшения количества пены в ЦКТ используют специальные «противопенные» средства на основе силикона. В этом случае необходимое свободное пространство в ЦКТ при брожении сократится до 5%. Чтобы не препятствовать пенообразованию пива при последующем потреблении напитка, силикон удаляется из напитка на процессе фильтрации.

 По словам специалистов, наиболее заметной мировой тенденцией является постепенное, но планомерное увеличение объемов изготавливаемых ЦКТ. В основном, это обуславливается стремлением пивоваров добавочно снизить себестоимость производимого напитка (стандартная зависимость - чем танк больше по объему, тем ниже себестоимость произведенного пива). Главная цель тут — повысить конкурентоспособность своей пивоварни на современном, насыщенном пивом рынке и добавочно увеличить уровень продаж, а значит - прибыли. Но существенным фактором, лимитирующим величину ЦКТ в каждом конкретном случае, является следующее технологическое требование: объем цилиндро-конического танка должен быть кратен объему сусловарочного котла (с учетом сжатия сусла после охлаждения), а время наполнения ЦКТ не должно превышать 24 часов (оптимум 12-20 часов). В этом случае заполнение танка будет не слишком долгим, а значит - различные варки начнут бродить практически одновременно, то есть сусло станет более однородным по составу, удастся избежать его «расслоения». Если заполнение танка будет слишком длительным, различные варки не успеют перемешаться между собой до начала брожения. Это может негативно повлиять на процесс брожения (чего нужно всячески избегать). Чем больше танк, тем дольше будет длиться фаза откачки пива или санации. Все это негативно влияет на степень оборачиваемости оборудования.

Также нужно учитывать, что согласно законам физики, пик потребления холода у одного большого танка будет большим, чем у нескольких меньших. Кроме этого, очень большой танк можно использовать только для производства основного, доминирующего сорта пива. Реально максимальные размеры ЦКТ ограничиваются еще одним, весьма важным транспортным фактором: условиями будущей транспортировки емкостей заказчику и монтажа на месте заказа. При определении размеров танка большое значение имеет то, каким способом и маршрутом ЦКТ будет поставляться заказчику (сухопутным или водным). Наиболее «гибкой» в отношении габаритных ограничений является транспортировка водным (морским или речным) путем. При сухопутной перевозке танка приходится изначально жестко ограничивать его размеры, а также - учитывать расположение транспортных магистралей, линий высоковольтных передач и т.п.

Тем не менее, соображения экономики производства сегодня диктуют свои условия при проектировании оборудования: современный проект должен предусматривать использование ЦКТ как можно большего объёма при наименьшем диаметре, который допустим исходя из данного уровня развития технологии. При этом преследуются следующие цели:

§  снижение удельных инвестиционных затрат,

§  уменьшение транспортных расходов при доставке оборудования

§  снижение эксплуатационных затрат

 На практике всегда приходится искать разумный компромисс между требованиями экономики и (часто необоснованными) страхами технологов перед ЦКТ большого объёма. По словам специалистов, с помощью железной дороги обычно осуществляется перевозка ЦКТ емкостью до тысячи гектолитров. Большие танки перевозятся только специальным транспортом, насколько это возможно — водой. Именно поэтому компании — производители ЦКТ стараются размещать свои предприятия поближе к судоходным рекам или морским портам.

В единичных случаях при транспортировке ЦКТ (или его крупных составляющих) может использоваться авиаперевозка, но этот способ является нетипичным. Более реальным является использование вертолетного транспорта для монтажа ЦКТ на месте. Транспортная проблема касается не только внешних габаритов ЦКТ, которые уже сами по себе являются в достаточной степени большими, а и степени прочности танка, необходимой для того, чтобы емкость не деформировалась при перевозке. Метода перевозки ЦКТ по частям с последующей сборкой его на месте, по единодушному мнению специалистов, оправдывает себя только в тех случаях, когда транспортировка целого танка по каким-либо причинам становится абсолютно невозможной.

Пенополиуретановую изоляцию, к примеру, оптимально заливать все же в производственном цеху, а не в «полевых условиях» при сборке ЦКТ на пивзаводе. Еще недавно процесс изоляции ЦКТ проводили при температуре не меньше, чем +20°С, обязательно — в сухую погоду. Какие либо осадки при этом были недопустимы — влага приводила пенополиуретан в негодность. Сегодня температура может быть более низкой, до +5°С, уровень влажности окружающего воздуха не нормируется (естественно, это не значит, что в полиуретановую пену может попадать вода). Тем не менее, оптимально изолировать ЦКТ все же в заводских условиях.

К тому же на заводе ЦКТ изолируют в горизонтальном положении, при монтаже на месте — в вертикальном. При этом приходится возводить специальные леса и подмостки, что также осложняет дело.

Источник: Журнал «Пивное дело»

 

Назначение и классификация

Емкости хранения предназначены для накопления и хранения молока и молочных продуктов вязкостью не более 0,07 Па·с и температурой до 35°С на предприятиях молочной промышленности. К емкостям хранения относятся также молокоохладители, предназначенные для кратковременного хранения молока на молочнотоварных фермах и животноводческих комплексах, которые здесь не рассматриваются. Емкости хранения бывают двух типов: горизонтальные и вертикальные. Схемы классификации соответственно горизонтальных и вертикальных цилиндрических емкостей хранения приведены ниже.




 Основные требования

В дополнение к общим требованиям, предъявляемым к емкостному оборудованию, емкости хранения должны соответствовать следующим основным требованиям. Перемешивающее устройство должно эффективно перемешивать содержимое емкости хранения без изменения основных свойств продукта при наполнении ее в пределах от 25 до 100% ее номинального объема. Отклонение проб сырого молока по содержанию жира, взятых в различных точках емкости хранения, не должно превышать 0,1 % после 20-минутной работы перемешивающего устройства.
Теплоизоляция емкостей хранения должна быть такой, чтобы начальная температура продукта не изменялась более чем на 2 0 С в течение 24 ч при разнице температур продукта и окружающей среды, равной 21 ° С, и заполнении емкостей до 25% номинального объема. Днища емкостей хранения, устанавливаемые на фундамент, должны полностью опираться на него. Емкости номинальным объемом 0,63 м3 и выше следует оснащать площадкой для обслуживания или лестницей; допускается установка общей площадки для нескольких емкостей. При установке емкости на опорные ножки расстояние между нижней точкой емкости и полом должно быть не менее 250 мм. Опорные ножки должны быть регулируемыми и позволять устанавливать ось емкости в вертикальном положении на полу с наклоном не более 3 %. При установке емкости вне здания необходимо надежно закреплять ее на фундаменте; такие емкости должны выдерживать расчетную нагрузку ветра. Информация поступила от портала Пищевик.

Технология гальванохимической очистки промышленных сточных вод отличается от множества других методов, применяемых при очистке промышленных сточных вод, тем, что уровень очистки по большинству загрязнений отвечает ПДК рыбохозяйственных норм, а получаемый при очистке осадок, в отличие от всех существующих технологий, используемых в настоящее время,  представляет собой кристаллические феррошпинели природных руд, имеет IV класс  опасности и реально утилизируются в металлургической и строительной индустрии, либо, по согласованию с местными органами Роспотребназора, может использоваться на полигонах твердых бытовых отходов в качестве изолирующего водонепроницаемого слоя.

Эта технология позволяет без больших финансовых вложений и эксплуатационных затрат очищать промышленные сточные воды  от различных загрязнений:

   ионов тяжелых и цветных металлов;

   простых и комплексных цианидов;

   различных органических веществ, в т.ч. аминокислот, белков, углеводов, сахаров;

   органических  и минеральных  красителей;

   углеводородов, в т.ч. ЛАУ, минеральных и органических жиров, ПАВ;

   жидких радиоактивных отходов;

   минеральных и органических мелкодисперсных взвешенных  веществ, и т.д.

 

Извлекая из сточных вод в осадок до 40% сульфатов, 95% фосфатов, частично нитратов, а также ионов кальция технология позволяет одновременно снижать солесодержание очищаемых сточных вод до уровня качества воды оборотного водоснабжения.

В качестве финишной доочистки сточных вод до ПДК рыбохозяйственных норм используются технологии сорбции, ионного обмена или обратного осмоса, при этом высококонцентрированные элюаты возвращаются в голову процесса очистки для последующего перевода их в нетоксичный и нерастворимый осадок.

Извлекая из сточных вод в осадок до 40% сульфатов, 95% фосфатов, частично нитратов, а также ионов кальция технология позволяет одновременно снижать солесодержание очищаемых сточных вод до уровня качества воды оборотного водоснабжения.

В КТГО ПСВ практически не используются химические реагенты, отсутствуют газовыделения вредных веществ (кроме случаев очистки ПСВ  от мышьяка). Процесс легко автоматизируется и управляется. В качестве основного (и практически единственного) прибора контроля и управления процессом очистки служит рН-метр, по показаниям которого анализируется уровень остаточных загрязнений и активная реакция очищенной воды, возвращаемой в производство, или сбрасываемой в водные объекты.

Основной ступенью КТГО ПСВ является гальванохимический метод

         Гальванохимический метод очистки промышленных сточных вод (ПСВ) от широкого спектра различных загрязнений за счет высоких технологических, экономических, природоохранных и эксплуатационных показателей завоевал в последнее время высокую популярность.

ООН и ЮНЕСКО рекомендуют этот метод для внедрения на промышленных предприятиях как наиболее совершенный с точки зрения экономических и экологических показателей.

Метод основан на сорбционных и ионообменных способностях оксидной ферропульпы, образующейся во вращающем в горизонтальной плоскости аппарате – гальванокоагуляторе, за счет гальванохимического растворения анодной загрузки гальванокоагулятора при пропускании через нее очищаемых сточных вод. В качестве анодной загрузки используются отходы металлообработки: железный скрап, стружка, опилки, высечка.

Для интенсификации процессов растворения железа и образования ферропульпы в гальванокоагулятор дополнительно загружается катодный материал, в качестве которого выбран каменноугольный литейный кокс.

Железо и кокс в очищаемых растворах поляризуются разнопотенциально: стандартный потенциал (Е⁰_н) железа равен ?0,44 В, а кокса +0,36 В, и представляют собой массу гальванопар. При вращении гальванокоагулятора, и при переменном контакте гальванопар железо интенсивно растворяется, при этом в объеме очищаемых растворов образуются ионы Fe²⁺ и Fe³⁺.

Геометрические размеры гальванокоагулятора, а также регламентное время обработки в нем очищаемых растворов  позволяют получить в них соотношение этих катионов 1:2, в результате чего, через ряд промежуточных химических реакций в гальванокоагуляторе образуется сорбционная и ионообменная пульпа в виде ферромагнитных  оксидов железа типа       g-FeOOH со структурой минерала лепидокрокита и магнетита с формулой FeO•Fe₂O₃.

Катионы тяжелых и цветных металлов, загрязняющих сточные воды, при регламентных условиях очистки активно внедряются в кристаллическую решетку магнетита с образованием ферритов этих металлов.

Реакции, характеризующие возникновение зародышей магнетита в пульпе гальванокоагулятора, а также образования ферритов тяжелых и цветных металлов можно выразить следующими формулами:

Осадок, представляющий в основном ферриты тяжелых металлов, имеет кристаллическую нерастворимую форму, быстро осаждается и легко обезвоживается.

Этот же метод кардинально отличается от классического реагентного, прежде всего, отсутствием дополнительного загрязнения очищенных сточных вод анионной частью применяемых химических реагентов, а также от всех других методов (электрокоагуляции, электрофлотации, ионного обмена), при использовании которых образуется осадок II и III-го класса опасности в виде гидроксидов тяжелых металлов, требующих специальной высокозатратной утилизации, т.к. в Российской Федерации специальные полигонов для захоронения токсичных отходов официально не существует.

                   Техническая характеристика гальванокоагуляторов типа КБ-ГХ,                                           выпускаемых НПО «Акваэкопром» 

Гальванокоагулятор КБ-1ГХ со скрапоуловителем:

 

Гальванокоагулятор КБ – 1  на ЛОС «ТетраПакКубань», г.Тимашевск Краснодарского края, 1994 г.

В основе формирования КТГО ПСВ для гальванических производств лежит ряд последовательных технологических операций и методов по их очистке от различных загрязнений:

- разделение (при возможности и экономической целесообразности) сточных вод на кислые с ионами цветных и тяжелых металлов, в том числе шестивалентного хрома, с рН < 4 и щелочные стоки, с рН > 10;

- накопление и усреднение промывных сточных вод;

- очистка кислых сточных вод от ионов тяжелых (цветных) металлов и органических веществ методом гальванокоагуляции, с загрузкой гальванокоагуляторов  гальванопарой  Fе+С (I-ая ступень очистки);

- последующая стадия доочистки полученных растворов I-ой ступени очистки кислых и очистка щелочных сточных вод  от ионов тяжелых металлов щелочных процессов гальванопокрытий, цианидов,  анионных и различных органических загрязнений методом "шпинельной ферритизации", за счет (при необходимости) незначительного подщелачивания пульпы гальванокоагуляторов до рН=9,0 и насыщения ее кислородом воздуха (II-ая ступень очистки);

- отстаивание  пульпы после «шпинельной ферритизации» на скоростных тонкослойных отстойниках и механическая фильтрация осветленной фазы  растворов после отстойников;

- глубокая доочистка сточных вод от  остаточных загрязнений сорбционными и ионообменными материалами (типа «Брусит», «Мегасорб», «Глинт», «Глауконит» и углеродными  материалами  «Бусофит», «МИУ-С2» и  т.п.), с возвратом до 70 % очищенной воды в производство (III-я ступень очистки);

- финишная (по дополнительному требованию Заказчика) доочистка полученной воды  до требований рыбохозяйственных норм от остаточных концентраций всех загрязнений воды от нитратов, сульфатов, хлоридов, солей жесткости) на установках обратного осмоса. 

Технологические результаты очистки сточных вод  от основных загрязнений  КТГО ПСВ

Примечание: показатели очистки в значительной мере зависят от ионного состава сточных вод, от выполнения эксплуатационным персоналом ЛОС технологических регламентов очистки и других объективных причин.

 

Внутренний вид гальванокоагулятора с загрузкой железо+кокс.

Экспликация оборудования ЛОС

 

ЛОС цеха печатных плат ОАО «Информационные спутниковые системы» (спутники системы «Глонасс», г. Железногорск) 2011 г., производительностью 5,0 м³час:

 

Рисунок 3D локальных очистных сооружений гальванического производства  ОАО «Горизонт»  г. Ростов-на-Дону до 7,5 м³/час:

 

Фрагмент ЛОС производительностью до 15 м³/час  гальванического производства ОАО «Информационные спутниковые системы» г.Железногорска 2012 г.:

 

ТЕХНОЛОГИЯ ВНЕДРЕНА

В гальванических производствах на заводах:

 

Усредненные результаты очистки шахтных вод Урупского ГОКа 

                 «Комплексной технологией глубокой очистки»

	Наименование и концентрации загрязнений на основных этапах очистки, мг/л
	Гальванокоагуляция				Ферритизация				Отстаивание и фильтрация
	рН	Cu2+	Zn2+	Fe2+	рН	Cu2+	Zn2+	Fe2+	рН	Cu2+	Zn2+	Fe2+
На входе в ЛОС	2,5	420	298	82
На выходе при производительности 25,0 м3/час	6,5	2,5	49,72	122	8,6	0,2	0,8	0,8	8,5	0,01	0,06	0,05

Гальванокоагулятор КБ-8 (аналог) на ЛОС Урупского ГОКа (п. Медногорский КЧР)