V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Решить проблему повышения эффективности производства пива на современном этапе развития экономики невозможно без привлечения новых инновационных технологий и современного высокоэффективного оборудования.

В настоящее время в различных отраслях промышленности, в том числе и при переработке зерна, все большее распространение находят мельницы тонкого помола и механохимические активаторы, позволяющие обеспечить более глубокую переработку сельскохозяйственного сырья. Механическая обработка ускоряет процессы диспергирования, экстрагирования, гидролиза компонентов зерна, сокращая время технологических операций.

В ряде отраслей промышленности нашли широкое применение роторно-пульсационные аппараты (РПА), которые сочетают принципы работы центробежного насоса, дисмембратора, дезинтегратора и коллоидной мельницы. РПА используют при переработке растительного сырья, в том числе и зернопродуктов.

РПА обеспечивает активный гидродинамический режим, эффективные турбулизации и пульсации потока, кавитационные эффекты. Эффективность переработки сырья с использованием РПА достигается за счет одновременного протекания процессов доизмельчения помола зерна, растворения и гидролиза крахмала. Все эти процессы проходят с высокой скоростью массообмена в условиях механокавитационного воздействия на водно-зерновую смесь.

Целью данной работы является доказать возможность замены традиционного оборудования для затирания на РПА.

Затирание является важнейшим процессом производства сусла, цель которого заключается в переводе нерастворимых веществ солода в растворимые.

В качестве объектов исследования использовали солод ячменный пивоваренный; пивное сусло, полученное традиционным способом и путем обработки заторов на РПА; дрожжи; готовое пиво; воду питьевую. При проведении экспериментов применяли современные физико-химические, биохимические и микробиологические методы исследования.

Обработка заторов осуществлялась в РПА. Отличительной особенностью данного аппарата от традиционных конструкций является установка направляющих лопастей в области между зубьями ротора и внутренней стенкой корпуса. Лопасти позволяют осуществить направленное движение материальных потоков, что увеличивает продолжительность обработки сырья в рабочей зоне за счет многократного прохождения обрабатываемого продукта через прорези ротора и статора. Кроме этого установка направляющих лопастей приводит к снижению потребляемой энергии (приблизительно на 10%). Это можно объяснить снижением гидравлических сопротивлений при движении потока в области между зубьями ротора и внутренней стенкой корпуса. Температурный режим обеспечивался при помощи термостата соединенного с тепловой рубашкой аппарата.

На процесс затирания зернопродуктов оказывают влияние различные факторы: температура, длительность процесса, концентрация затора и др. Особое значение имеет температурный режим, который и определяет ход биохимических превращений.

Рациональные параметры процесса были получены в ходе предварительных исследований с использованием метода планирования экспериментов: частота вращения ротора – 1450 об/мин, величина межцилиндрового зазора – 0,1*10³ м, количество направляющих лопастей – 4, продолжительность обработки – 10 мин, диапазон температур 65 – 80 ^оС, коэффициент загрузки сырья – 90%, гидромодуль 1:3.

Контрольный образец сусла готовили классическим настойным способом затирания с выдержкой затора при температурах 52, 63, 72 ^оС в течение 30 минут и 15 минут при температуре 78^оС.

Анализируя экспериментальные данные по влиянию обработки заторов в РПА на физико-химические показатели сусла, выявили, что наиболее благоприятными условиями для протекания процесса является температура 70 ^оС. Обработка заторов в РПА в течение 10 минут является достаточной для осахаривания затора и накопления необходимого количества сухих веществ, приводит к более полному расщеплению белка, снижает экстракцию полифенолов.

При использовании таких условий обработки на 17 % увеличилось содержание аминного азота, на 43 % снизилось содержание высокомолекулярной фракции белка А, на 68 % уменьшилось количество полифенольных веществ, мутность сусла снизилась на 26 %.

С целью контроля процесса брожения готовили охмеленное сусло, полученное обработкой затора в РПА с выбранными рациональными параметрами, и сбраживали его дрожжами. Экстрактивность начального сусла контрольного и опытного образцов составила 11 %. В обоих случаях наблюдалась высокая скорость сбраживания: продолжительность процесса составила 6 суток.

Полученные кинетические показатели роста дрожжевой культуры позволяют сделать вывод о том, что обработка затора в РПА положительно повлияла на процесс спиртового брожения.

Дегустационные испытания готового пива показали, что опытное пиво отличается чистым, полным, гармоничным вкусом и получило высокую оценку.

Таким образом, обработка заторов в РПА повышает эффективность производства пива за счет большего извлечения экстрактивных веществ солода, экономии сырья, также улучшает качество пивного сусла, положительно влияет на процесс брожения и качество готового напитка.

Код для цитирования: Скопировать