V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Производство пивных напитков является одним из специфических направлений пивобезалкогольной промышленности, позволяющее на сегодняшний день снизить себестоимость готового продукта за счет использования большого количества несоложеного сырья, в частности ячменя, заменяя им солод. При этом важно интенсифицировать процесс экстракции, протекающий на стадии затирания, которая является определяющей для основных показателей пива и пивных напитков.

Увеличения выхода экстракта можно добиться использованием ферментных препаратов и применением современного оборудования при затирании.

Интенсивно извлекать экстрагируемые вещества позволяют ферментные препараты за счет биокаталитического воздействия на ценные компоненты ячменя и солода, растворяя их крахмалы, белки и целлюлозу.

Роторно-пульсационные аппараты (РПА) широко используют при проведении гидромеханических, химических, тепло-массообменных процессов, например, при экстракции, гомогенизации, диспергирования и т.д. Они характеризуются низкой удельной энерго- и металлоёмкостью при высоком качестве получаемого готового продукта. Это является одной из приоритетных задач развития науки и техники.

Учитывая вышеизложенное, РПА и вносимые в затор ферментные препараты предлагается использовать как способ интенсификации процесса экстрагирования на стадии затирания зернопродуктов при приготовлении пивных напитков с высоким содержанием ячменя.

Принимая во внимание термостабильность, распространенность, относительную дешевизну и эффективность воздействия на зернопродукты, при исследовании были использованы препарат цитолитического действия Целловеридин Г10х и комплексный препарат амилолитического действия МЭК1.

При проведении исследования процесса экстрагирования при производстве пивных напитков зернопродукты ( ячмень и солод ячменный) и ферментные препараты (Целловеридин Г10х и МЭК1) в различных соотношениях и дозировках смешивали с водой, подогретой до температуры 40 – 80 °С и обрабатывали в роторно-пульсационном аппарате.

Соотношение расхода твердой и жидкой фаз составило 1:3. Время обработки 5-15 мин. Частота вращения ротора 1000-2000 об/мин. Начальная температура обработки 40-80 ^оС. Межцилиндровый зазор на протяжении всех экспериментов оставался постоянным (0,1*10^-3 м.).

В ходе предварительных экспериментов были определены режимы обработки сырья в РПА и дозировки ферментных препаратов.

Предварительно готовили контрольное сусло на классическом заторном аппарате. Для этого дробленые зернопродукты (d = 1-2 мм) смешивали с водой в соотношении 1:3, подогретой до температуры 45^оС и ферментными препаратами Целловеридин Г10х и МЭК1 в различных дозировках. Непрерывно помешивая, соблюдали следующий температурно-временной режим:

45^оС- 30мин. → 50^оС – 45 мин. → 63^оС – 60 мин. → 70^оС – 30 мин. → 72-73^оС – 15 мин. →78^оС → фильтрование

Экстрагирование в заторном аппарате проводилось в следующих вариантах соотношений зернопродуктов и дозировок ферментных препаратов (таблица 1):

Таблица 1 – Соотношения зернопродуктов и ферментных препаратов

№ п/п	ячмень,%	солод, %	Целловеридин Г10х, г/т	МЭК1, г/т
1	15	85	0	0
2	15	85	200	20
3	50	50	300	250
4	75	25	300	250
5	100	0	300	250
6	50	50	500	550
7	75	25	500	550
8	100	0	500	550

Полученное в РПА и заторном аппарате сусло фильтровали и сравнивали, анализируя процентное содержание сухих веществ. Результаты качественного анализа контрольного сусла представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Качественные показатели сусла, приготовленного в классическом заторном аппарате

Опыт №	Время фильтр, мин	Содержание сухих веществ, %	Кислот-ность, к.ед.	Мальтоза, г/100см3	Аминный азот, мг/100 см3
1	120	7,0	1,2	6,6	30,8
2	80	7,0	1,4	6,9	35,0
3	50	7,0	1,6	6,0	28,0
4	80	7,0	1,3	5,8	19,6
5	-	2,0	0,8	1,1	16,8
6	100	6,5	1,6	2,1	25,2
7	85	6,5	1,5	5,3	19,6
8	-	2,0	1,1	6,0	12,6

Из таблицы видно, что рациональным является использование ячменя в количестве от 50% до 75% к общей засыпи зернопродуктов при дозировках препаратов Целловеридин Г10х и МЭК1 300г/т и 250 г/т соответственно. Об этом свидетельствуют достаточно хорошие качественные показатели.

В роторно-пульсационном аппарате эксперименты проводились при различных начальных составах смеси (НС), учитывалось соотношение с водой 1:3. Составы смесей представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Начальный состав смеси в экспериментах

Обозначение	ячмень,%	солод, %	Препарат Целловеридин Г10х, г/т	Препарат МЭК1, г/т
НС1	15	85	200	20
НС2	50	50	300	250
НС3	75	25	300	250
НС4	50	50	500	550
НС5	75	25	500	550

Наиболее значимые результаты исследований при различных сочетаниях факторов, определяющих эффективность процесса, отображены в таблице 4.

Таблица 4 - Качественные показатели сусла, приготовленного в РПА при различных составах НС

№	τ, мин	t, оС	n,об/мин	СВ НС1,%	СВ НС2,%	СВ НС3,%	СВ НС4,%	СВ НС5,%
1	15	80	1000	7,9	7,7	7,7	7,2	7
2	10	80	1000	8	7,7	7,5	7,6	7
3	10	60	1000	7,8	7,9	7,3	7,4	7,2
4	15	40	2000	8	7,9	7,4	7,2	7
5	10	40	2000	8	8	7,7	7,3	6,8
6	15	80	2000	8	8,1	8	7,5	7,5
8	15	60	2000	7,9	7,9	8	8	7,5
9	10	60	2000	8,2	8,2	8,2	7,8	7,7
10	15	80	1500	8	8	7,8	7,7	7,3
11	10	80	1500	8,3	8,2	8,2	7,8	7,7
12	15	60	1500	8,3	8	7,9	7,9	7,5
13	10	60	1500	8,3	8,2	7,9	8,1	7,7

Приведенные в таблице 4 данные наглядно показывают, что для получения пивных основ из смеси зернопродуктов, содержащей большой процент ячменя, целесообразно использовать роторно-пульсационный аппарат. При этом рациональные режимные параметры работы аппарата будут следующие: частота вращения ротора - 1500 об/мин, продолжительность обработки – 10 мин, температурный режим – 60 ^оС. Оптимальные соотношения зернопродуктов и дозировок ферментных препаратов : содержание солода – 25%, ячменя – 75%; количество Целловеридина Г10х – 300г/т, МЭК1 – 250 г/т. Видно так же, что наибольшее влияние на содержание экстрактивных веществ в пивных основах оказывает время пребывания смеси в РПА.

С применением биокатализаторов и роторно-пульсационного аппарата в производстве пивных напитков содержание сухих веществ в сусле возросло на 24,6%, а время проведения экстрагирования существенно сократилось, что свидетельствует об интенсификации процесса.

Код для цитирования: Скопировать