ВВЕДЕНИЕ
Старейшие записи о пивоварении были сделаны более 6000 лет назад. Первое пиво было сварено, когда люди начали выращивать зерновые культуры. Зерно варили и оставляли бродить в воде. Таким образом получался питательный, хорошо утоляющий жажду напиток. Напиток был тесно связан с возделыванием зерновых культур и получил название "жидкий хлеб". Тёмное и мутное пиво с твёрдым осадком мало напоминало светлый и прозрачный газированный напиток, который мы пьём сегодня.
В истории, к сожалению, не сохранились точные сведения о времени и месте зарождения солодопроизводства. Полагают, что произошло это 7000 лет назад до нашей эры в эпоху неолита, Именно к этому периоду истории исследователи относят самые древние свидетельства о соложении и приготовлении из ячменного солода слабоалкогольных напитков - предшественников современного пива.
Пивоварение распространилось в Европе вместе с цивилизацией, Оно варилось в большом количестве в монастырях и при королевских дворах. Хмель впервые был добавлен в пиво монахами в средние века, в качестве консерванта.
С XIII по XVI века пивоварение процветало. В 1623 году, в Германии году был издан закон о чистоте пива, который обязывал пивоваров использовать для варки пива только ячмень, воду и хмель.
К этому времени складываются большие группы ремесленников, солодовщиков, хмельников, пивоваров. Русский историк Похлёбкин на основании своих исследований сделал вывод о том, что развитие охмелённых напитков, в частности пива, из искусственно пророщенного зерна злаковых растений началось в 9 веке.
Пиво в Древней Руси было весьма распространенным напитком, и варили его повсеместно в домашних условиях - для собственного употребления, а концу XII века пивоварение на Руси начало выделяться в самостоятельный кустарный промысел - для изготовления пива на продажу.
Со временем появляется все больше пивоварен. В 1715 году в Петербург были выписаны пивовары и солодовщики, что способствовало развитию пивоварения. Пиво на Руси становится популярным напитком. На рубеже XVIII-XIX веков пользовалось известностью пиво московских пивоварен, общее число которых насчитывало 236.
К 1913 год в России насчитывалось более 1000 пивоваренных предприятий, свыше 90% которых имели собственные солодовенные цеха, Мощность таких солодовенных цехов была очень не велика - 40 т и менее в год. Лишь на семи крупных заводах солодовни были пневматическими, на других же предприятиях солодовенное хозяйство оставалось примитивным - солодоращение осуществлялось на токах, при полном отсутствии механизации, подачу на сушилку проводили вручную. Сушку солода осуществляли дымовыми газами на одноярусных сушилках.
Специфической особенностью развития советской солодовенной отрасли являлось отставание от развития пивоваренной отрасли. Недостающее количество солода компенсировали за счёт увеличения продолжительности работы солодовенных цехов.
В послевоенные годы начался очередной этап развития отечественной солодовенной промышленности - была осуществлена реконструкция большого числа солодовенных цехов, введены в эксплуатацию новые достаточно крупные солодовенные производства мощностью более 20 тысяч тонн в год. Все трудоёмкие процессы в этих солодовнях были механизированы, сушку солода осуществляли на самых передовых к тому времени многоярусных сушилках.
В последующие годы в России было построено несколько новых относительно крупных солодовенных производств, при вновь возводимых пивоваренных заводах. С середины 1990 годов российская пивоваренная промышленность переживает ренессанс характеризующейся расширением производства прежде всего за счет технического обновления действующих предприятий и привлечение иностранных инвестиций.
В последние годы среди вновь построенных солодовенных производств обоснованы солодовни башенного типа, характеризующиеся более высокой технологической эффективностью и экономичностью.
В начале XXI века отечественная солодовенная отрасль промышленности получила новый импульс к техническому развитию - пущены в эксплуатацию крупные солодовни большой мощности. Такие солодовни в России размещены на пивоваренном заводе "Балтика" в Туле и Санкт-Петербурге, так же на Вороновском заводе по производству солода.
В настоящее время пивоварение и солодоращение постоянно развиваются, используя современное оборудование и внедряя новое в технологию производства пива и солода.
Целью данной работы является рассмотрение современных аспектов технологии солода, а так же совершенствование замачивания, проращивания ячменя и происхождение солодовен башенного типа, их преимущества.
1. Литературный обзор
Пиво - слабоалкогольный, жаждоутоляющий, игристый напиток с характерным хмелевым ароматом и приятным горьковатым привкусом. В пиве кроме воды, этилового спирта и диоксида углерода содержится значительное количество питательных и биологически активных веществ: белков, углеводов, микроэлементов и витаминов.
По цвету пиво делится на светлое и темное, а в зависимости от вида применяемых дрожжей - на пиво низового и верхового брожения. Около 90% производимого пива низового брожения приходится на светлые сорта, для которых характерны тонкий, слабовыраженный солодовый вкус, хмелевой аромат и ярко выраженная хмелевая горечь. Их готовят из светлого пивоваренного солода с добавкой несоложеных материалов (ячменя, рисовой сечки, обезжиренной кукурузы, сахара), воды, хмеля или хмелевых препаратов. При производстве темных сортов пива используются также специальные сорта солода (темный, карамельный). Поэтому темное пиво имеет солодово-карамельный сладковатый вкус, менее выраженную хмелевую горечь и более интенсивную окраску по сравнению со светлыми сортами.
Основным сырьём для производства пива является солод. Приготовления солода происходит на солодовенных отделениях пивоваренных заводов или непосредственно на солодовенных заводах. Через два месяца после уборки урожая, ячмень отлеживается и дозревает. Д.лее его подвергают очистке от примесей, сортировке, и, наконец замачивают в воде, далее идет проращивание, которое происходит в солодовнях. Предшественником современных солодовен вплоть до середины 20 века, были токовые солодовни, функционирующие чаще всего непосредственно при пивоваренных заводах, которые были вынуждены сами заботиться о приготовлении солода для своих нужд. Процесс солодоращения в токовых солодовнях осуществлялся на гладком ровном полу-току. Основным недостатком токовых солодовен является большое количество ручного труда при практически полном отсутствии механизации. Со второй половины XIX века были начаты работы по повышению уровня механизации солодовен, что можно считать зарождением солодовенной инженерии. В настоящее время повсеместно используют пневматические солодовни, технологический процесс в которых не зависит от климатических условий и может осуществляться круглосуточно. За время проращивания происходит накопление ферментов - катализаторов и превращение сложных веществ зерна в более простые. После проращивания солод направляют на сушку, затем отделяют ростки и готовый солод направляют на отлежку.
1.1. Задачи и цели солодовенного производства
В производстве солода можно выделить следующие стадии: мойка и замачивание ячменя, солодоращение, сушка свежепроросшего солода, отделение от высушенного солода ростков.
Мойка и замачивание зерна. Технологическими целями мойки зерна являются:
- удаление загрязнений с поверхности зерна;
- удаление лёгких примесей (сплава), плотность которых меньше плотности воды;
- предварительное увлажнение зерна;
- дезинфекция зерна.
Мойку ячменя осуществляют в моечных аппаратах. При этом в процессе мойки необходимо обеспечить:
- загрузку и выгрузку зерна;
- подвод промывной воды;
- перемешивание зерна;
- подвод дезинфицирующих агентов;
- отвод грязной воды;
- удаление и утилизацию сплава.
Технологической целью замачивания является активизация зерна перед проращиванием за счёт его увлажнения до 43…48% -го содержания влаги, при котором обеспечивается хорошее растворение эндосперма и биосинтез ферментов.
Замачивание зерна осуществляют в замочных аппаратах, при этом в процессе замачивания необходимо организовать:
- загрузку и выгрузку зерна;
- подвод и равномерное распределение воздуха в аппарате для аэрации зерна;
- удаление диоксида углерода из зерновой массы;
- отвод замочной воды.
Солодоращение. Технологической целью солодоращения является обогащение зерна ферментами, которые активно синтезируются в процессе проращивания.
Солодоращение осуществляется в солодорастильных аппаратах в течение 5…7 суток, при этом необходимо обеспечить:
- загрузку и равномерное распределение замоченного зерна в солодорастильном аппарате;
- кондиционирование воздуха;
- подвод воздуха для дыхания зерна;
- удаления диоксида углерода, выделяемого при дыхании зерна;
- отвод теплоты, выделяющейся в процессе жизнедеятельности зерна;
- подвод влаги для предотвращения подвяливания зерна;
- периодическое ворошение зерна;
- выгрузку свежепроросшего солода из солодорастильного аппарата.
Ворошение зерна в процессе проращивания осуществляют во избежание превращения сыпучей массы в сплошной "монолит", который может образовываться за счёт переплетения солодовых ростков, и для улучшения тепло - и массообмена в слое зерна.
Сушка свежепроросшего солода. Технологическими целями сушки пивоваренного солода являются:
- подавление физиологических и ферментативных процессов в зерне;
- снижение влажности солода до 3-4% для обеспечения его продолжительного хранения и транспортировки;
- тепловая обработка, в результате которой солод приобретает специфические органолептические показатели (вкус, цвет и аромат);
- придание хрупкости и ломкости солодовым росткам.
Сушку солода осуществляют в солодосушилках с использованием в качестве сушильного агента горячего воздуха. Продолжительность сушки, в зависимости от принятой технологии, составляет от 18 до 36 часов.
При организации процесса сушки необходимо обеспечить:
- загрузку и равномерное распределение свежепроросшего солода в сушилке;
- подготовку сушильного агента (нагрев воздуха);
- подвод горячего воздуха к объекту сушки;
- устранение неравномерности высушивания солода;
- рекуперация тепловой энергии;
- охлаждение свежевысушенного солода;
- выгрузку высушенного солода из сушилки.
Отделение ростков. Технологической целью этой операции является освобождение свежевысушенного солода от ростков, придающих пиву горечь.
Отделение ростков осуществляют в росткоотбойных машинах или пневматических росткоотбойных установках. Освобожденный от ростков солод направляют в зернохранилище или силоса элеватора на отлежку, продолжительность которой должна составлять не менее 30 суток, а солодовые ростки, являющиеся отходом солодовенного производства, - в бункер для последующей отгрузки на утилизацию (предприятиям микробиологической промышленности, животноводческим фермам).
При производстве солода от стадии к стадии происходят изменения массы и объёмов перерабатываемого продукта.
Для ориентировочных расчетов обычно принимают выход товарного пивоваренного солода из очищенного и отсортированного ячменя 80%, но в технически совершенных современных солодовнях он может достигать 82…83%. Ячмени разного качества хранят и перерабатывают отдельно, и только партии готового солода смешивают друг с другом в целях выравнивания качества товарного солода и обеспечения в дальнейшем стабильности вкуса выпускаемого пива.
1.2. Процессы, происходящие при солодоращении
Во время замачивания и проращивания протекают физико-химические и биохимические процессы, приводящие к глубоким изменениям в зерне.
Биохимические процессы при замачивании зерна
В результате увеличения влажности зерна при замачивании резко усиливается жизнедеятельность и в первую очередь дыхание зерна, сопровождающееся потребностью в кислороде. Вместе с тем запас кислорода в воде очень быстро уменьшается, например, при замачивании ячменя на 60...80 мин он исчезает, поэтому обеспечение зерна кислородом затруднено. При кислородном голодании образуется этиловый спирт, вредно влияющий на жизнеспособность зародыша. В таких условиях частично нарушается структура тканей, и зерно легко переувлажняется. Во время последующего проращивания требуются длительная перестройка типа дыхания, сжигание спирта и других метаболитов, на образование которых были затрачены углеводы. Отсюда следует, что с самого начала замачивания должны быть созданы условия для нормального дыхания зерна.
При замачивании зерна одновременно с усилением дыхания происходит глубокая перестройка всего ферментного комплекса.
Морфологические и цитолитические изменения зерна
При проращивании в зерне происходят процессы распада и синтеза. В эндосперме гидролизуются резервные вещества - крахмал, белки, а также пектиновые вещества, гемицеллюлозы, целлюлоза; образующиеся растворимые продукты поступают через щиток в зародыш. В результате процессов синтеза из зародыша вырастают стебелек и корешки.
При проращивании ячменного зерна в течение 10 суток происходят морфологические изменения. Корешки выходят наружу и в зависимости от длительности проращивания имеют большую или меньшую длину. Стебелек скрыт под мякинной оболочкой и становится видимым лишь в конце солодоращения. У единичных зерен стебелек показывается раньше, образуя белого цвета "шпору", называемую в производстве "гусаром".
Наряду с морфологическими происходят цитолитические изменения - нарушения клеточной структуры (растворение) эндосперма. Зона растворения почти точно следует за длиной стебелька, по которой можно судить о готовности солода.
Цитолитические ферменты в процессе проращивания зерна также активируются, и активность их возрастает до определенного времени. Наибольшей активности цитазы соответствует переход твердого состояния мучнистого тела в рыхлое, когда эндосперм легко может быть растерт между пальцами.
Биохимические изменения зерна
При солодоращении наибольшую каталитическую активность проявляют кислые протеиназы, активаторами которых служат сульфгидрильные соединения, содержащие группу - Н, цистин и восстановленный глютатион. В первые сутки проращивания зерна количество глютатиона значительно увеличивается, причем в зародыше более энергично, чем в эндосперме. В последующие сутки накопление глютатиона в зародыше происходит медленнее, но все время в зародыше его больше, чем в эндосперме.
Активность кислой протеиназы в продолжение солодоращения возрастает приблизительно в 40 раз. Пептидазная активность проявляется также сильно, но позже протеиназной.
К концу проращивания в зерне накапливаются довольно активные липаза и фосфатаза (фитаза, нуклеотидаза). Активность фосфатазы тем выше, чем ниже температура солодоращения.
В результате проращивания повышается активность обеих групп ферментов, но соотношение их активности резко изменяется в обратную сторону и тем сильнее, чем ниже температура. Поэтому в процессе солодоращения накапливается значительное количество гидролитических ферментов при сравнительно небольших тратах крахмала на дыхание.
Изменение химического состава зерна
Несмотря на то, что солодоращение протекает при сравнительно низких температурах, сильно отличающихся от оптимальных для действия ферментов, за время проращивания зерна происходят существенные изменения его химического состава.
Наибольшие преобразования претерпевает крахмал - основной резервный углевод зерна. Приблизительно 20% от всего его количества гидролизуется: из них 8...9% расходуется на дыхание, 3...4% на построение стебля и корней и 8...10% остается в виде сахара, придающего солоду сладкий вкус. Свободные сахара состоят главным образом из сахарозы, инвертного сахара и мальтозы. При температуре проращивания 15...16єС образуются преимущественно сахароза и продукты ее гидролиза, при температуре 20...23°С - мальтоза. Белковые вещества также претерпевают значительные изменения. Общее содержание азота на протяжении всего периода солодоращения остается практически таким же, содержание аминного азота резко возрастает на 6...8-е сутки, а затем темпы роста замедляются. Белки исходного ячменя гидролизуются примерно на 55%, из которых около 23% сосредоточивается в проростках в виде качественно иных белков. При солодоращении освобождается инозит и возрастает содержание других витаминов - тиамина и рибофлавина, имеющие важное значение для жизнедеятельности и бродильной энергии дрожжей. Образуются эфиры и другие соединения, придающие солоду специфический запах свежих огурцов.
1.3. Процессы, происходящие при сушке солода
Свежепроросший солод для производства пива применять нельзя, так как он имеет сырые запах и вкус, в нем нет красящих и ароматических веществ, много содержится растворимых белковых веществ, образующих стойкую муть. Чтобы получить пиво, удовлетворяющее всем требованиям, свежепроросший солод необходимо высушить.
В процессе сушки свежепроросшего солода в нем изменяются не только влажность и объем, но и цвет, вкус, аромат, химический состав. Процесс сушки делится на две стадии: подсушивание (подвяливание) и сушка. На первой стадии еще продолжаются жизнь зародыша и ферментативные процессы. На второй стадии с повышением температуры жизнь зародыша и активность ферментов практически прекращаются, и в это время протекают только химические процессы. В зависимости от характера протекающих в солоде процессов различают три стадии сушки: физиологическую, ферментативную и химическую.
Физиологическая фаза - это время нагревания солода от 20-25єС до 45єС. При этом продолжается рост зародыша и корешков, протекают ферментативные процессы, влажность солода уменьшается до 30%.
Ферментативная фаза происходит в интервале температур 45-70єС, когда рост зародыша прекращается, а ферментативные, в частности гидролитические процессы, усиливаются, так как оптимум действия гидролитических ферментов лежит в интервале 45-60єС.
Химическая фаза - это пребывание солода при температурах 75-105єС. С повышением температуры более 75єС все ферментативные реакции прекращаются, так как ферменты частично инактивируются, а оставшиеся из-за низкой влажности не проявляют своего действия.
Для химической фазы характерны образование аромата, частичная инактивация ферментов, коагуляция (свертывание) белков. Происходит так же интенсивное образование меланоидинов - продуктов взаимодействия аминокислот с редуцирующими сахарами. При меланоидиновой реакции образуются различные альдегиды (оксиметилфурфурол, ацетальдегид, метилглиоксаль и др.), придающие солоду приятный вкус и аромат. Конечные продукты этой реакции (вещества коричневого цвета) обуславливают цвет солода. Меланоидины обладают слабокислой реакцией и редуцирующими свойствами, способствуют пенообразованию, так как часть их находится в коллоидном состоянии. Скорость реакции меланоидинообразования зависит от температуры, концентрации аминосоединений и редуцирующих сахаров, pH среды.
2. Современные аспекты технологии солода
В настоящее время современная солодовенная инженерия становится технически сложной и наукоёмкой. Поэтому необходимо принципиально новое понимание организации технического развития солодовенного производства, гарантированно обеспечивающего более высокую отдачу при меньших издержках.
Современный этап технического развития солодовенных производств невозможен без применения комплексного системного подхода, что позволяет получить целостное представление о производстве.
Системный подход способствует повышению эффективности научных, проектных и конструкторских работ в области совершенствования существующих и создания новых высокоэффективных процессов и оборудования для производства пивоваренного солода.
На современном этапе развития отечественной солодовенной отрасли промышленности в условиях обострения конкуренции на российском рынке, как среди отечественных, так и зарубежных производителей солода на первый план выдвигаются проблемы повышения качества и функционирования солодовенных производств как системы, которая включает, прежде всего, следующие понятия:
- технологическую эффективность;
- экономичность;
- управляемость;
- экологичность.
Технологическая эффективность и экономичность производства солода, как и любой другой технологии, в значительной степени зависят от технического совершенствования оборудования и от варианта инженерного решения конкретной технологической задачи.
В основе современной концепции технического и технологического совершенствования солодовенного производства лежат несколько основных принципов:
- выбор качественного ячменя; применение совершенного зерноочистительного оборудования;
- применение технически совершенного транспортирующего оборудования, обеспечивающего бережную транспортировку зерна;
- применение технически совершенного замочного, солодорастильного и солодосушильного оборудования;
- обеспечение требований производственной санитарии.
2.1. Замачивание ячменя
Замачивание ячменя - искусственное насыщение ячменя водой - осуществляется в целях активизации ферментных систем, способствующих проращиванию.
Степень замачивания. Жизнедеятельность зерна активизируется с появлением в нём свободной влаги. При этом роль воды сводится, во - первых, к обеспечению перехода растворимых питательных веществ в раствор и транспортирование к зародышу и, во вторых, к созданию возможности для проникновения в эндосперм ферментов, способствующих перевод резервных веществ зерна в растворимое состояние.
Влажность зерна до мойки и замачивания обычно не превышает 14,5%, а при замачивании 42…48% относительно общей массы. Конечную влажность замоченного зерна называют степенью замачивания. Повышение влажности зерна осуществляется неравномерно - вначале сравнивается быстро, а затем замедляется. Светлый солод замачивают до влажности 42…43%, а тёмный 45…48%.
Очень важно обеспечить оптимальную степень замачивания зерна, поскольку при недостаточной степени замачивания затрудняется каталитическое действие ферментов, что приводит к снижению экстрактивности и качества солода, а при высокой степени замачивания повышается биосинтез ферментов и осуществляется более глубокий ферментативный гидролиз крахмала и ферментов. Перезамачивание не допустимо, поскольку это приводит к разрушению семенной оболочки и нарушению полупроницаемости, вследствие чего в ячмень начинают проникать соли из воды, приводящие к гибели зародыша.
В процессе замачивания зерно набухает, и вследствие этого примерно на 45% увеличивается в объёме. Это обстоятельство необходимо учитывать при расчёте вместимости замочных аппаратов. Химические изменения в зерне при замачивании незначительны.
Степень замачивания контролируют в лабораторных условиях. Ориентировочно о завершении замачивания можно судить и по следующим признакам:
при сдавливании между большим и указательным пальцами, в продольном направлении, зерно должно сгибаться (но не раскалываться) с характерным потрескиванием, возникающем при отделении эндосперма от мякинной оболочки;
при сдавливании зерна между пальцами в продольном направлении не должны ощущаться уколы от его острых концов;
при сгибании зерна на ногте большого пальца оболочка отстаёт, но зерно не ломается;
поперечный срез зерна посередине должен иметь белую точку.
В замоченном ячмене не должно быть сильное развитие корешков, так как это способствует их повреждению при транспортировании замоченного зерна.
Факторы, влияющие на замачивание. Оптимизация режима замачивания является важнейшей предпосылкой для получения качественного солода. На эффективность замачивания влияют следующие факторы:
однородность зерна;
степень аэрации зерна;
содержание двуокиси углерода;
температурный режим.
Способы замачивания ячменя.
Замачивание промытого и продезинфицированного ячменя проводят воздушно-водяным способом, в непрерывном потоке воды и воздуха, оросительным и воздушно-оросительным способами в замочном чане или в солодорастильном аппарате при температуре не ниже 12 и не выше 17єС.
При воздушно-водяном замачивании зерно попеременно находится то под водой (водяное замачивание), то без неё (воздушное замачивание). Такое чередование повторяется через каждые 3-6 часов.
Для поддержания аэробного дыхания зерно каждый час продувают воздухом в течение 10 минут, независимо от того находится ли оно под водой, или на воздухе. Через 8 часов зерно вместе с замочной водой продувают сжатым воздухом.
При этом способе замачивания для дезинфекции в воду часто добавляют хлорную известь. Однако в конце замачивания ячмень следует обязательно отмывать от хлора, который придаёт пиву неприятный вкус.
При оросительном замачивании после мойки и удаления сплава поверхность зерна в замочном аппарате непрерывно орошается распыляемой водой, подаваемой через медленно вращающееся сегнерово колесо. Вода при распылении насыщается воздухом, проходит через слой зерна, увлекая с собой накопившийся диоксид углерода, и выводится снизу. Зерно находится под водой первые 6-8 часов, остальное время вода поступает только через оросительтное устройство.
При этом способе замачивания зерно замачивается и прорастает неравномерно: в верхних слоях быстро, а в нижних остаётся недозамоченным. Поэтому оросительное замачивание лучше сочетать с аэрацией снизу вверх.
Воздушно-оросительное замачивание является комбинированным способом, по которому зерно периодически орошается водой, а путём отсоса воздуха из межзернового пространства создаются стабильные условия аэробного дыхания зерна. Для этого над замочным аппаратом устанавливают сегнерово колесо или коллектор с форсунками для орошения водой поверхности зерна. Внизу аппарата в подситовом пространстве вварена труба, с помощью которой аппарат подключается к вакуум-насосу.
По этому способу зерно под водой находится в течение 30% всей продолжительности замачивания, а 70% времени орошается и аэрируется.
Наибольшее распространение в солодовенном производстве получили моечные и замочные аппараты с цилиндрическим корпусом и коническим днищем. Оптимальная вместимость таких аппаратов составляет обычно от 35 до 65 тонн зерна. По этой причине в крупных солодовенных производствах при одновременном замачивании ячменя более 70 тонн используют группы замочных аппаратов.
Однако увеличение замочных аппаратов ведёт к повышению капитальных затрат и удорожанию системы автоматизации производства. Поэтому при проектировании новых солодовенных производств или реконструкции существующих солодовен необходимо руководствоваться принципом масштабирования, то есть, стремиться к уменьшению количества оборудования за счёт увеличения его единичной мощности.
В связи с этим в последующие годы для замачивания ячменя начали применять замочные аппараты цилиндрической формы с плоским днищем, вместимость которых соответствует одноразовой загрузке солодорастильных аппаратов.
Аэрацию зерна в моечных аппаратах осуществляют различными способами:
с применением эрлифта, при котором воздух в аппарат нагнетают через одно или несколько сопел, расположенных в нижней конической части аппарата под центральной трубой;
с помощью барботеров - колец различного диаметра из перфорированных труб, расположенных на разных уровнях в конической части замочного аппарата;
с применением эжекторов - струйных аппаратов, в которых за счёт кинетической энергии прокачиваемой жидкости создаётся разряжение и подсасывается воздух;
через форсунки, равномерно расположенные в несколько ярусов по окружности конического днища замочного аппарата.
При аэрации с применением барботеров или эрлифта, образуются сравнительно большие воздушные пузыри, при этом массоперенос кислорода, осуществляемый преимущественно через стенки воздушных пузырей, менее интенсивен, а следовательно, и дыхание зерна происходит менее эффективно.
При использовании открытых моечных и замочных аппаратов аэрацию зерна в период водяной фазы замачивания и удаления диоксида углерода в период воздушной фазы замачивания осуществляют традиционным образом: воздух с помощью воздуходувки забирают из помещения и продувают через слой зерно-водяной смеси в аппарате, при чём отработанный воздух возвращается в то же помещение. При такой организации процесса необходимо осуществлять воздухообмен и поддерживать температуру на оптимальном уровне.
В современных солодовнях при использовании закрытых моечных и замочных аппаратов организацию воздушных потоков при замачивании зерна осуществляют иначе: воздух с помощью воздуходувки забирают из помещения, продувают через слой зерно-водяной смеси в аппарате, а отработанный воздух выбрасывается за пределы здания по воздуходуву, соединяющему крышку аппарата с атмосферой.
Во избежание переохлаждения или перегрева замоченного зерна при удалении диоксида углерода во время воздушной фазы замачивания в холодные, зимние или жаркие, летние времена года, атмосферный воздух, поступающий в замочные аппараты непосредственно с улицы, подвергают тепловой обработке - подогревают или охлаждают.
На практике встречаются и другие способы аэрации и удаления диоксида углерода в процессе замачивания ячменя.
2.2. Проращивание зерна
Технологической целью солодоращения являются биосинтез ферментов и активация неактивных ферментов, в результате происходит растворение резервных веществ ячменя. Ферментативный гидролиз сложных веществ ячменя начинается при проращивании и завершается при затирании зернового сырья.
При искусственном проращивании ячменя в нём осуществляются те же биохимические процессы, что и при прорастании зерна в естественных условиях. Появление в зерне свободной влаги способствует улучшению проницаемости клеточных стенок, набуханию резервных веществ эндосперма и переходу их в состояние легко доступное действию ферментов.
В этом состоянии в зерне начинается ферментативный гидролиз высокомолекулярных веществ, входящих в состав стенок клеток и запасных веществ эндосперма (гемицеллюлоз, крахмала, белков, пектиновых веществ, жира и т.д.), которые, превращаясь в простейшие и растворимые соединения, приобретают способность к диффузии, что позволяет им в дальнейшем использоваться для питания зародыша.
На биосинтез ферментов и образование новых тканей в процессе проращивания расходуется энергия, которая высвобождается в процессе дыхания зерна, в ходе которого происходит окисление части углеводов и небольшого количества белков и жиров. В цитоплазме химическая энергтя окисления трансформируется в другие формы и частично расходуется на обмен веществ, а остаток ее выделяется в виде теплоты в окружающую среду.
Факторы, влияющие на проращивание. На качество проращиваемого солода влияют следующие факторы:
расход воздуха для аэрации и охлаждения зерна;
состав аэрируемого воздуха;
влажность проращиваемого зерна;
температурный режим;
продолжительность процесса;
увлажнение зерна во время ворошения;
качество ворошения проращиваемого материала;
равномерность слоя зерна в солодорастильном аппарате для улучшения тепло - и массообмена;
щадящие условия при загрузке и выгрузке, обеспечивающие меньшее травмирование зерна.
Граница между замачиванием и проращиванием весьма условна, поскольку при повышении влажности до 30% физиологические проявления в зерне становятся заметными, а при влажности 38% зерно уже на 2-е сутки постепенно начинает прорастать. Видимым признаком начала проращивания является проникновение зародышего корешка через цветковую оболочку.
Поскольку все жизненно важные процессы в зерне протекают при достаточном количестве влаги, то проращиваемое зерно должно иметь влажность не менее 40%.
При дыхании зерна выделяется диоксид углерода и водяной пар. Если солодоращение осуществляют в токовой солодовне, то пар конденсируется на проращиваемом зерне, образуя на его поверхности так называемый "пот", который, впитываясь зерном, способствует сохранению определённой степени влажности. В пневматических солодовнях выделяемый зерном водяной пар удаляется с продуваемым через зерно воздухом и отпотевание не происходит. В этом случае для поддержания необходимой степени влажности зерна, его орошают водой во время ворошения
Температура зерна при проращивании светлого солода не должна превышать 17…18єС, а темного солода - 23…25єС.
Основные процессы, осуществляемые при проращивании. При проращивании в зерне осуществляется комплекс взаимосвязанных внешних и внутренних процессов, среди которых можно выделить:
- физиологические, в ходе которых осуществляется дыхание зерна, рост зародышевых корешков и рост листка зародыша;
- активацию и биосинтез ферментов в зерне;
- биотрансформацию веществ в зерне в результате каталитического действия ферментов.
Оборудование для солодоращения. Замоченное зерно проращивают в солодорастильных аппаратах с соблюдением температурного и влажностного режима, подвода необходимого количества кондиционированного воздуха и удаление диоксида углерода. Указанные условия можно создать в помещениях или аппаратах, изолированных от окружающей среды.
Зерно проращивают в специальных помещениях называемых солодовнями. Солодоращение можно осуществлять в солодовнях следующего типа:
Токовая солодовня. Представляет собой помещение, в котором расположен пол "ток", на котором располагают зерно. Проращивание ведут 7-8 суток. Большим минусом таких солодовен является использование ручного труда и отсутствие механизации.
Ящичная солодовня. Ящичная солодовня состоит из нескольких длинных открытых солодорастильных ящиков, разделенных между собой стенкой. Солодорастильный ящик в плане имеет прямоугольную форму. Основное дно сделано с небольшим уклоном для стока воды. На второе (ситчатое) дно, укладывают замоченное зерно. Через подситовое пространство в слой зерна подают кондиционированный воздух. На стенках ящика установлен передвижной солодоворошитель с вертикальными шнеками. Замоченное зерно вместе с водой подают из замочного аппарата в ящик и с помощью ворошителя распределяют на сите ровным слоем высотой 0,6-0,85м. Продолжительность проращивания составляет 7-8 суток. В отличие от токовых солодовен ящичные механизированы, что облегчает работу. Свежепроросший солод, выращиваемый в ящичной солодовне, по своему химическому составу близок к токовому. В результате уменьшение потерь на дыхание и развитие ростков выход солода и его экстрактивность примерно на 1 процент выше, чем выход солода, приготовленного в токовой солодовне.
Этот тип солодовни в последние десятилетия приобретает наибольшее распространение. Современные солодовни - типа "передвижная грядка" и башенного типа - основаны на принципе ящичной солодовни, которая получила название по имени ее изобретателя - Saladin. Работа таких установок такая же, как и в простых ящичных солодовнях. Аэрация в старых установках осуществлялась с помощью вытяжных вентиляторов, которые с перерывами подавали воздух в материал через общую увлажнительную установку. В современных солодорастильных барабанах ящичного типа системы Saladin каждая грядка оснащается своим напорным вентилятором с агрегатом для увлажнения и охлаждения, причем аэрация осуществляется непрерывно. В аппаратах системы Saladin грядки легкодоступны для осмотра и контроля. В них благодаря равномерности слоя материала обеспечивается и равномерная вентиляция.
Солодовня передвижная грядка. В солодовне с передвижной грядкой, отличающейся от обычной ящичной солодовни только наличием ковшового ворошителя вместо шнекового, проращиваемое зерно постепенно перебрасывается ковшовым ворошителем вдоль ящика от места загрузки зерна до места выгрузки солода. Солодовня с передвижной грядкой представляет собой длинный ящик, в котором подситовое пространство разделено перегородками на секции, число которых равно числу суток ращения солода. Замоченное зерно из чанов выгружается на площадь сита. Перемещение зерна на сита последующих секций и его ворошение проводятся через каждые 12 часов при помощи ковшового ворошителя, установленного по ширине ящика передвижной грядки. На освободившуюся площадь сита вновь загружается замоченное зерно. Масса готового свежепроросшего солода выгружается в бункер, а из него подаётся на сушку.
К солодовням передвижная грядка можно отнести установку с солодорастильными аппаратами"Lausmann". Аппарат для проращивания Lausmann предусматривает ежедневное перемещение проращиваемого зерна в следующий ящик.
Ящики квадратного или прямоугольного сечения располагают в ряд, непосредственно друг около друга. Поднимают и опускают их с помощью подъемного устройства обычной конструкции, регулируя высоту пространства под ящиками. При максимальном подъеме сито достигает края ящика для проращивания, чем обеспечивается его полная очистка. Ворошение осуществляется при подъеме сита, в результате чего часть проращиваемого материала пересыпается через разделительную стенку двух ящиков и перемещается с помощью ворошителя особой конструкции в следующую секцию ящика или в сушилку. Ворошитель состоит из системы скребков и возвышается над двумя ящиками, благодаря чему можно полностью разровнять солод в следующем ящике. За последним ящиком располагается либо встроенная сушилка, либо бункер для транспортирования свежепроросшего солода. Поскольку сушилка требует большой площади, ворошитель должен исполнять и функцию по выгрузке из нее солода.
Солодорастильные аппараты барабанного типа. Представляют собой горизонтальный стальной цилиндрический корпус, установленный на двух парах опорных роликов. Проращиваемое зерно продувают кондиционированным воздухом, а перемешивают в результате медленного вращения барабана. Барабанные солодовни бывают закрытые и открытые. Особенностью закрытых барабанов - полная изолированность проращиваемого зерна от внешних условий. Существует два типа закрытых барабанов: с плоским ситом и с ситчатыми трубами. Барабанные солодовни с плоским ситом представляют собой горизонтальный цилиндрический корпус, внутри аппарата закреплено плоское сито, на котором равномерно загружают замоченное зерно. Высота слоя зерна на ситчатом днище может достигать 1м. Ворошение два раза в сутки, при этом барабан осуществляет 1 об. /45'. Барабанные солодовни с ситчатыми трубами во многом устроены идентично вышеописанному аппарату, но в центре барабана закреплена ситчатая труба. Кондиционированный воздух нагнетается или в подситовое пространство или в ситчатую трубу, в зависимости от типа солодовни. Качество солода, выращенного в такой солодовне, хорошее. Он достаточно растворен и имеет свежий вид и чистый солодовый запах.
Примером такой солодовни можно представить солодовню барабанного типа фирмы "Galland". Проращивание в ней ведется при местной аэрации и кондиционировании, а также с применением рециркуляционного воздуха.
Зерно в барабане после пневматического замачивания увлажняется или подсушивается до содержания влаги 38% и температуры 18 °С. Загрузка осуществляется через люки сначала на одну треть так, чтобы путем поворота барабана на пол оборота можно было равномерно распределить замоченное зерно. После стекания замочной воды начинается аэрация кондиционированным воздухом температурой 16 °С. Для поддержания режима сушки первые 4-6 ч барабан вращается постоянно. Равномерное начало проращивания наступает через 12-16 ч. Во время этой фазы барабан вращается в течение 3 ч. Если наклюнулось 95% зерен, то влажность повышают до 42% путем интенсивного орошения через отверстия при вращении. При правильном ведении процесса свежепроросший солод имеет свежий запах и характеризуется хорошо сохраненным зародышем.
Шахтные солодорастильные установки. Применяют в солодовнях непрерывного действия. Основу способа составляют оросительное замачивание ячменя и непрерывное проращивание ячменя в газовой среде с повышенным содержанием СО2. Такой способ орошения ячменя дает возможность вымывать диоксид углерода из межзернового пространства и поддерживать одинаковые условия замачивания по всему объему замочной камеры. После непрерывного замачивания ячмень перекачивают гидротранспортом в аппарат для удаления поверхностной влаги, где оно содержится около 4 часов, после чего его направляют в верхнюю растильную камеру шахты. Общая продолжительность проращивания составляет 135 часов. Свежепроросший солод выгружают из нижней части растильной камеры в приемный бункер, из которого конвейером и норией транспортируют на сушку.
Солодорастильные аппараты круглого сечения. Конструктивные особенности солодорастильных аппаратов круглого сечения делают их наиболее предпочтительными при использовании в современных солодовнях башенного типа, где их размещают по вертикали один под другим. Но в последнее время такие аппараты можно встретить и в традиционной компоновке солодовни, где все солодорастильные аппараты размещены на одном уровне. Изготавливают два вида таких аппаратов: со стационарным и вращающимся днищем. Их оснащают шнековыми ворошителями, поэтому принцип их работы (за исключением загрузки и выгрузки) аналогичен ящичным солодовням. Ситчатое днище аппарата имеет кольцевую форму, поскольку в его центре расположен поворотный бункер, через который осуществляют выгрузку солода. Над ситчатым днищем расположен ворошитель карусельного типа, который может вращаться вокруг центральной оси в разных направлениях. Помимо ворошения с его помощью осуществляют выгрузку свежепроросшего солода и увлажнение зерна в процессе проращивания. Для увлажнения зерна над вертикальным шнеком установлены распылительные форсунки, к которым подведена вода. В процессе солодоращения зерно продувают кондиционированным воздухом, нагнетаемым вентилятором в подситовое пространство.
Солодорастильные аппараты с подвижным днищем применяют в солодовнях повышенной мощности. Единовременная загрузка в них может достигать 700 тонн. В этом случае аппарат оснащают конструкцией, внутри которой обычно монтируют трубы для самотечного перемещения зерна сверху вниз. Такие солодорастильные аппараты применяют реже, так как они сложнее по конструкции и дороже в изготовление, более металлоемки.
Непрерывные системы солодоращения. Система Domalt. Солодовни типа передвижная грячка и башенного типа являются установками полунепрерывного действия. Ячмень замачивается в одном месте далее поступает в солодорастильную установку, а затем направляется в солодосушилку, обычно непосредственно примыкающую к ней. Продолжительность пребывания в отдельных аппаратах или на участках ситовой поверхности составляет в зависимости от особенностей технологии 9,12 или 24 ч. В качестве примера непрерывнодействующей солодовни можно рассмотреть систему Domalt. Ячмень смешивается с водой на входе с помощью поднимающегося моющего шнека. После прохода через шнек (в течение около 100 мин) зерно поступает на подвижную ситовую поверхность, выполненную из сит или пластмассовых полотен, разделяется и распределяется по высоте. Скорость перемещения ситовой поверхности 0,7 м/ч, высота слоя солода около 0,9 м. Во время прохода через первый участок ситовой поверхности ячмень орошается и достигает влажности, оптимальной для проращивания. На определенных расстояниях установлены простые ворошители, обеспечивающие достаточное разрыхление слоя прорастающего зерна. По достижении максимальной влажности лишнюю воду из зерна удаляют. Температуру проращивания регулируют на каждом участке подачей влажного воздуха с регулируемой температурой. На заключительном участке за солодорастильным отделением располагается солодосушилка непрерывного действия. Высушенный солод охлаждают и направляют в росткоотбойную машину.
Непрерывно действующая установка позволяет увязать продолжительность проращивания с характеристиками той или иной партии ячменя. Так, период замачивания и проращивания двухрядных ячменей длится около 100-110 ч, а у многорядных - 70-80 ч. По сравнению с обычными такая установка обеспечивает существенное сокращение продолжительности солодоращения за счет ускоренного проращивания при более низкой влажности и непрерывного перехода от одной стадии проращивания к другой, однако максимальная влажность здесь, как правило, выше, чем, например, в обычной ящичной солодовне. Все эти факторы ускоряют прохождение цитолиза и активизируют действие других групп ферментов, что проявляется также в увеличении объема зерна после сушки.
Подобная система дает возможность применить полностью автоматическое управление с небольшими трудозатратами и сокращением расхода воды.
Солодовни башенного типа и их преимущества
В последнее время среди вновь построенных солодовен преобладают солодовни башенного типа, характеризующиеся более высокой технологической эффективностью и экономичностью.
В солодовнях башенного типа оборудование для замачивания, проращивания и сушки размещают ярусами - одно под другим, в основной производственной башне цилиндрической формы, в которой размещают технологическое оборудование. В башенных солодовнях используют оборудование такое, как замочные аппараты цилиндроконической формы и с плоским днищем, солодорастильные аппараты и солодосушилки круглого сечения.
В непосредственной близи от производственной башни, примыкая к ней, располагают рабочую башню, в которой размещают вспомогательное оборудование: системы аэрации, охлаждения( или при необходимости нагревания) и кондиционирования воздуха для проращивания. Помимо этого в рабочей башне расположены: лестничные марши, лифт и вертикальные каналы для электрокабелей, водопровода, сточных вод, хладогента, сжатого воздуха для привода механизмов, шкафы управления и прочее.
В рабочей башне смонтирована также система транспортировки ячменя к верхнему ярусу. Транспортировку замоченного ячменя, свежепроросшего и свежевысушенного солода осуществляют самотёком по круглой, гладкостенной трубе, установленной вдоль центральной вертикальной оси башни.
Одним из примеров типовой компоновки башенных солодовен, когда всё технологическое оборудование размещено в одной башне, может служить шведская солодовня "Svenska Malt AB" мощностью 75 тыс. тонн товарного солода в год. На самом верхнем уровне размещают замочные аппараты цилиндроконической формы для первой ступени замачивания; под ними устанавливают аппарат круглого сечения с плоским днищем для замачивания и первой стадии проращивания; ниже размещают 6 солодорастильных аппаратов круглого сечения; под отделением проращивания располагают горизонтальную солодосушилку, которая конструктивно является трёхярусной, но функционально представляет собой двухярусную горизонтальную солодосушилку, поскольку свежепроросший солод перед подачей на сушку разделяют на две равные части, одну из которых загружают на верхнию решётку, а вторую на среднию для уменьшения толщины слоя высушиваемого солода.
На обеих верхних сушильных решётках осуществляют параллельно первую стадию сушки солода от влажности - 45% до - 12%, до так называемого "прорыва" горячего воздуха. Вторую стадию сушки, на которой происходит дальнейшее снижение влажности от-12% до - 4% осуществляют на третьей (нижней) сушильной решётке, на которую перегружают весь подсушенный солод с обеих верхних решёток.
Годовая мощность таких башенных солодовен может составлять от 70 до 120 тыс. тонн в год, а высота достигать 90…100 метров.
Башенные солодовни фирмы "Schmidt-Seeger AG меньшей производительности от 10 до 60 тыс. тонн солода в год могут иметь другое компоновочное решение, например: сверху располагают замочное отделение, состоящее из одного аппарата круглого сечения с плоским днищем; под ним - три солодорастильных аппарата; а одноярусную горизонтальную сушилку располагают вне основной производственной башни поблизости от неё.
В башенных солодовнях ячмень при помощи нории подают в смеситель при одновременной подаче воды, в котором зерно интенсивно перемешивают, а затем транспортируют гидротранспортом в отдельные замочные аппараты. Для этой цели используют специальные насосы, позволяющие производить щадящую транспортировку ячменя. При этом одновременно достигают моющего эффекта в целях удаления с поверхности пыли и значительной части микроорганизмов. За счёт интенсивного перемешивания удаляются воздушные пузырьки с поверхности зёрен, а в процессе транспортировки вследствие повышенного давления в трубопроводе выдавливается воздух находящейся под оболочкой зерна. В результате этого происходит быстрое проникновение воды внутрь зерна уже в самом начале процесса замачивания, и тем самым достигается лучшее замачивание.
Транспортировку замоченного ячменя из цилиндроконических аппаратов в замочный аппарат с плоским днищем осуществляют вместе с водой или "сухим" способом, то есть без воды. Транспортировку замоченного ячменя в солодорастильный аппарат осуществляют "сухим" способом, которая может быть идеальным образом осуществлена в солодовнях башенного типа благодаря силе гравитации.
Транспортировку свежепроросшего солода из солодорастильного аппарата на сушилку производят аналогично по центральной трубе, которая самоочищается проходящим по ней материалом. Поскольку отпадает необходимость в применении транспортных систем, то исключаются трудоёмкие и продолжительные операции по чистке и мойке.
Башенные солодовни строят из монолитного железобетона. При диаметре до24 метров башенные солодовни не имеют центральной оси.
К основным преимуществам башенных солодовен следует отнести:
компактность;
снижение строительных затрат;
компактность, и, следовательно, меньшая потребность в площади застройки;
снижение затрат энергии на охлаждение и обогрев помещений;
сокращение тепловых потерь за счёт меньшей площади поверхности стен и крыш;
снижение затрат на техническое оснащение солодовни за счёт ненадобности транспортных систем для замоченного и свежепроросшего солода;
упрощение транспортировки замоченного ячменя и свежепроросшего солода под собственным весом под собственным весом по центральной вертикальной трубе;
возможность герметизации отделения солодоращения, что позволяет управлять солодоращением каждой порции зерна индивидуально, например, в начнльной период проращивания можно работать с большим расходом свежего воздуха, содержащим больше кислорода, а в заключительный период с накоплением углекислого газа способствует снижению потерь сухих растворённых веществ солода.
Башенные солодовни могут быть изготовлены из металлоконструкций из углеродной стали, а внутренние стенки и воздушные каналы, подверженные воздействию агрессивной влажной среды, облицовывают нержавеющей сталью.
К преимуществам солодовен из металлоконструкций, по сравнению с солодовнями из монолитного железобетона, относят:
меньшая трудоёмкость, благодаря простоте сборки и поставкам на строительную площадку готовых узлов каркаса и обшивки;
сокращение сроков строительства;
исключение условий для развития микроорганизмов, поскольку на металлических поверхностях в процессе эксплуатации не образуется микротрещин;
увеличение сроков эксплуатации солодвен, поскольку металлоконструкции более устойчивы в эксплуатации при повышенной влажности и температурных перепадах.
Аналогичное оборудование солодовен, в том числе и башенного типа, производят фирмы "Buhler", "Nordon", "Haunter". Так оборудование фирмы "Buhler" смонтировано на солодовенных заводах Суфле (Санкт-Петербург) и компании "Русский Солод" (пос. Вороново, Московской обл).
Специальные способы проращивания
Цель применения специальных способов солодоращения - снижение потерь при солодоращении и сокращение продолжительности проращивания. Специальные способы солодоращения подразделяют на физические, основанные на использовании физических факторов (прежде всего факторов проращивания), и химические, основанные на применении химических соединений для ускорения или торможения процесса проращивания.
К физическим относятся углекислотный способ и способ повторного замачивания. При применении интенсивных способов солодоращения в качестве добавок используют гибберелловую кислоту и другие активаторы, вносимые по отдельности или в соединении с ингибиторами.
Применение ферментных препаратов. С целью интенсификации со-лодоращения применяют ферментные препараты
Расчетное количество ферментного препарата предварительно растворяют воде, полученный рабочий раствор ферментного препарата добавляют в последнюю замочную воду, зерно хорошо перемешивают и оставляют на 6-8 ч, продувая через каждые 2 ч воздух. Ферменты препаратов проникают в наклюнувшееся и ускоряют процесс разрыхления эндосперма.
Метод перезамачивания ячменя при производстве солода. Одним из способов интенсификации процесса солодоращения является использование метода перезамачивания. Суть его заключается в том, что на стадии проращивания ячмень погружают на определенное время в воду, при этом наблюдается замедление или прекращение роста корешков, повышается влажность зерна, что ускоряет растворение эндосперма. Общая продолжительность замачивания и проращивания при этом способе сокращается от 10 до 5-6 суток за счет активной аэрации, повышенных температуры и степени замачивания. При этом уменьшаются потери экстрактивных веществ, а выход солода увеличивается на 2%.
Применение активаторов для ускорения солодоращения. Добавление
активаторов и ингибиторов нарушает равновесие функцией собственных биологически активных веществ, что приводит к ускорению процесса, снижению потерь на дыхание за счет подавления роста зародыша и развития корешков. Обработка проращиваемого ячменя некоторыми химическими реагентами способствует более быстрому накоплению комплекса ферментов и растворению эндосперма зерна, в результате чего повышается качество солода, увеличиваются его выход и экстрактивность.
3. Основные проблемы и тендении развития производства пивоваренного солода
Проблемы при приёме, хранение, очистке и сортировании зернопродуктов.
Стадии приёма, хранения, очистки и сортирования зернопродуктов занимают значительное место в солодовенном производстве и обладают рядом специфических производственных проблем, которые необходимо устранить или минимизировать при строительстве новых и реконструкции старых солодовен.
При приеме и хранение зерна имеют место потери которые могут складываться из:
потерь сухих веществ зерна на дыхание;
потерь от вредителей-насекомых и грызунов;
потерь от поражения болезнетворной микрофлорой;
потерь от механического повреждения зерна-трения, шелушения, сколов зерна.
В связи с этим операции приема и хранения зерна должны технологически и технически развиваться в направлении минимизации потерь зернопродуктов, в частности, за счет:
совершенствование методов и приборов контроля за качеством принимаемого и складываемого на хранение зерна;
применение новых высококачественных методов и оборудования обработки зерна, предотвращающих или подавляющих развитие вредителей и болезнетворных микроорганизмов;
обеспечение оптимальных условий хранения зерна;
использование технически совершенного транспортирующего оборудования, обеспечивающего щадящие условия транспортировки зерна.
В процессе транспортировки зернопродуктов вследствие неблагоприятных для зерна механических воздействий возможно его повреждение - раздавливание, раскалывание, нарушение оболочки. Травмированное зерно может снизить и утратить способность к прорастанию. В связи с этим для транспортировки зернопродуктов необходимо выбирать транспортирующее оборудование, в котором обеспечиваются бережные условия при проращивании зерна.
В современных солодовенных производствах степень очистки зерна от минеральных, зерновых и случайных примесей достаточно высока, но полностью выделить из зерна примеси не удается. В связи с этим совершенствование как первичной, так и вторичной очистки зерна будет осуществляться благодаря применению более прогрессивного и эффективного зерноочистительного оборудования.
Так же большую роль играет проблема повышения безопасности на производстве. Прием, транспортировка, очистка и сортирование зерна сопровождается пылеобразованием, что представляет серьезную опасность, с точки зрения взрыво- и пожароопасности производства.
В связи с этим совершенствование этих производственных стадий должно осуществляться за счет:
уменьшения пылеобразования;
предотвращения возможности искрения при работе оборудования;
оснащение технологического и транспортирующего оборудования электропроводами во взрывобезопасном исполнении;
повышение эффективности аспирационных систем;
оснащение оборудования устройствами взрывозащиты (взрыворазрядителями);
применение взрыво- и огнепреградителей, в качестве которых могут использоваться, например, шлюзовые затворы и шнеки.
На современных солодовенных предприятиях прием, хранение и обработка зернопродуктов полностью механизированы. Однако применяемые технические решения и средства механизации зачастую далеки от совершенства - не достаточно эффективны и экономичны. Поэтому одно из направлений развития солодовенных производств должно быть направлено на совершенствование механизации в целях повышения ее технического и технологического уровня.
Уровень автоматизации на многих старых не реконструированных солодовнях остается относительно низким, поэтому их развитие будет осуществляться в направление уровня автоматизации. Степень автоматизации современных солодовенных производств достаточно высока. В связи с этим управление технологическими процессами будет развиваться в направлении компьютеризации и совершенствования программного обеспечения.
С точки зрения проблемы экологической безопасности при организации приема, хранения, транспортировки, очистки и сортирования зерна необходимо:
обеспечить условия, исключающие возможность взрыва;
повысить степень очистки воздушных выбросов в атмосферу;
снизить уровень шума от работы оборудования до допустимых значений.
На современных предприятиях эти задачи эффективно решаются, в частности, за счет:
применение мер по повышению взрывобезопасности производства;
применение высокоэффективных аспирационных систем, включающих современные рукавные фильтры, позволяющие обеспечить остаточное содержание пыли в удаляемом воздухе;
применение шумозащитных кожухов на тех электропроводах, уровень шума от которых превышает допустимую норму;
применение глушителей на воздуховодах перед выбросом отработанного воздуха в атмосферу.
Проблемы технического развития производства пивоваренного солода.
Вновь построенные солодовни оснащены достаточно совершенным технологическим оборудованием, но в старых солодовнях возникает множество проблем, которые необходимо устранить или минимизировать при осуществлении их технической реконструкции.
Производство солода весьма энергоемко. Снижение энергозатрат можно обеспечит за счет:
- выбора более удобной аэродинамической формы воздуховодов и оптимизации их оснащения;
- уменьшения толщины слоя загружаемого зерна.
Снижение тепловой энергии при сушке солода можно достичь за счет:
- улучшения изоляции и герметизации корпуса сушилки;
- повторного использования отработанного воздуха;
- производства тепла с высоким коэффициентом полезного действия;
- применение сушилок с экономным потреблением энергии.
Среди важнейших мер, способствующих увеличению производительности действующих солодовен, следует отметить:
- совершенствование технологии;
Сокращение продолжительности транспортировки;
- увеличение единичной мощности оборудования.
Так же одно из направлений увеличения выпуска солода - снижение потерь на технологических стадиях. Снижение потерь на стадиях замачивания и проращивания зерна может быть обеспечено, например, за счет контроля и оптимизации дыхания.
Важнейшая технологическая проблема - повышение качества выпускаемого солода зависит от качества применяемого сырья и от уровня совершенства техники и технологии.
При производстве солода так же возникают проблемы, которые играют далеко не маловажную роль, проблема улучшения производственной санитарии и проблема улучшения экологичности солодовенного производства.
Обобщая весь комплекс проблем солодовенных предприятий, следует подчеркнуть, что с современных позиций системного подхода целесообразно решать единую проблему - совершенствование технологического потока производства солода за счет повышения качества его функционирования, как системы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работе были рассмотрены современные аспекты и направления развития солодовенного производства. Были описаны классические и технологически усовершенствованные способы замачивания и проращивания ячменя.
Наибольшее внимание уделено методам замачивания и проращивания ячменя в барабанных солодовнях, солодовнях башенного типа и технически модернизированных солодовнях устарелого типа. Главной особенностью таких солодовен является применение современного оборудования, техническое и технологическое усовершенствование процессов и стадий производства пивоваренного солода.
Так же рассмотрены цели, инженерные задачи современного солодовенного производства, проблемы при производстве солода и их решения.
Можно сделать следующий вывод по данной курсовой работе: современные технологии пивоваренного солода постоянно развиваются, внедряются новые тенденции развития в процесс производства, при этом создаются новые и усовершенствуются технически и технологически уже существующие методы солодоращения.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Балашов В. Е, Федоренко Б.Н. Технологическое оборудование предприятий пивоваренного и безалкогольного производств. - М.: Колос, 1994.
2. Ермолаева Г.А., Колчева Р.А. Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков: Учеб. для. нач. проф. образования. - М.: ИРПО; Изд. Центр " Академия", 2004.
3. Кунце В., Мит.Г. Технология солода и пива. - Спб.: Профессия, 2000
4. Меледина Т.В. Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении. - Спб.: Профессия, 2005.
5. Нарцисс Л. Технология солодоращения. - Спб.: Профессия, 2007.
6. Тихомиров В.Г. Технология пивоваренного и безалкогольного производств. - М.: Колос, 1998.
7. Федоренко Б.Н. Инженерия пивоваренного солода: Учебно-справочное пособие. - Спб.: Профессия. 2004.