1.SUROWCE DO PRODUKCJI SŁODU
Słodowanie polega na wykorzystaniu kiełkowania ziaren zbóż, najczęściej jęczmienia celem wytworzenia w nich enzymów.
Do produkcji słodu używa się wybranych odmian jęczmienia jarego, w niektórych krajach stosuje się jeczmien ozimy, a do niektorych rodzajow piwa także pszenice. Jezczemin browarowy jest trudny w uprawie.
Bardzo wazna jest wilgotnosc jęczmienia - nie może ona przekraczac 15% a zdolnosc kielkowania powinna wynosic co najmniej 95%.
2. MAGAZYNOWANIE I OCZYSZCZANIE ZIARNA JĘCZMIENIA
Świeżo zebrany jęczmień jest surowcem mało przydatny do przerobu na słód browarowy ze względu na niską zdolność i energię kiełkowania. Okres, w jakim jęczmień osiąga dojrzałość technologiczną, zależy od różnych elementów, między innymi od odmiany, wilgotności i warunków magazynowania.
Jęczmień przeznaczony do magazynowania musi być starannie oczyszczony i musi posiadać odpowiednio niską wilgotność. W naszych warunkach jęczmień można suszyć dwoma metodami:
za pomocą podgrzewanego powietrza, które przetłacza się przez warstwę jęczmienia,
przez wychłodzenie jęczmienia powietrzem sztucznie chłodzonym.
Jęczmień dostarczony do słodowni rozładowuje się do specjalnego zasobnika, z którego za pośrednictwem wagi automatycznej jest przesyłany do wialni. Wialnia oddziela od jęczmienia zanieczyszczenia jak kawałki słomy, kłosów, ości pyły i piasek. Jest ona połączona z systemem wentylacyjnym. Następnie jęczmień kieruje się poprzez aparat magnetyczny do tryjera, w którym oddziela się zanieczyszczenia o kształcie kulistym, jak również nasiona obcych roślin, połówki ziaren. Ziarna chwastów i połówki ziaren wpadają do wgłębień. Po odpowiednim obrocie bębna wypadają do transportera ślimakowego w środku bębna, dzięki czemu są oddzielane od głównej masy ziarna. Wydajność tryjera zależy od czystości jęczmienia i wynosi przeciętnie 170-200 kg/m2 godz.
Jęczmień poddawany procesowi słodowania powinien być czysty i mieć jednolitą wielkość ziaren. Uzyskuje się to dzięki sortowaniu jęczmienia w sortownikach bębnowych lub o sitach płaskich.
3.MOCZENIE ZIARNA
Jęczmień poddaje się procesowi moczenia, aby zwiększyć 0-200 zawartość wody w ziarnie. Ziarno kierowane do moczenia zawiera pewną ilość wody konstytucyjnej, która wchodzi w skład jego tkanek i utrzymuje czynności życiowe zarodka.
Szybkość pobierania wody przez ziarno zależy w dużym stopniu od temperatury otoczenia i przebiega najintensywniej poprzez część trzyzarodkową. Z czasem zawartość wody w różnych częściach ziarna wyrównuje się. Wraz ze wzrostem zawartości wody w ziarnie wzmaga się intensywność jego oddychania, dlatego też niezbędne staje się doprowadzenie nowych porcji tlenu z powietrza i odprowadzanie wydzielonego dwutlenku węgla.
Proces moczenia ziarna prowadzi się na ogół w tak skonstruowanych kadziach zalewowych, że umożliwiają one ciągłe natlenianie moczonego ziarna. Obecnie stosuje się najczęściej stalowe, cylindryczne zamaczalniki o stożkowym dnie. Do przewietrzania instaluje się w dolnej części kadzi system dziurkowanych rur, przez które jest tłoczone sprężone powietrze. Istnieją również rozwiązania konstrukcyjne zamaczalników, które pozwalają usuwać dwutlenek węgla z kadzi przez zassanie od dołu, a także umożliwiają mycie moczonego ziarna.
Oczyszczone i posortowane ziarno wsypuje się do kadzi wypełnionej wodą i intensywnie przewietrza oraz miesza w celu wymycia i oddzielenia lekkich zanieczyszczeń. W dalszych etapach technologicznych prowadzi się moczenie w ten sposób, że ziarno przebywa kolejno w wodzie i bez wody. Podczas przebywania jęczmienia jest on okresowo, intensywnie napowietrzany przez wprowadzanie sprężonego powietrza. Ten system moczenia, zwany moczeniem powietrzno-wodnym. Inne moczenia to
moczenie powietrzno-wodne z odsysaniem CO2 od dołu
moczenie w skrzyni Saladina, służącej jednocześnie do kiełkowania i suszenia
moczenie według metody Resteeping,
moczenie przez zraszanie.
Moczenie powietrzno-wodne z odsysaniem CO2 polega na okresowym odsysaniu za pomocą specjalnego wentylatora dwutlenku węgla w okresie, gdy ziarno znajduje się bez wody. Celem jest niedopuszczenie do nadmiernego wzrostu stężenia CO2 który wpływa niekorzystnie na proces kiełkowania.
Moczenie w skrzyniach Saladina polega na tym, że urządzenie przewracające jęczmień jest zaopatrzone z obu stron w rury natryskowe z dyszami do spryskiwania i rozpylania wody. Spryskiwanie jęczmienia wodą następuje od góry , a napowietrzanie od dołu w czasie przerwy w natryskiwaniu.
Moczenie metodą Resteeping prowadzi się w skrzyniach lub bębnach słodowniczych. Jest to metoda polegająca na wtórnym moczeniu jęczmienia w czasie kiełkowania. Można wyróżnić jej cztery etapy:
1/ skrócone moczenie do nawilżenia
2/ zakiełkowanie Jęczmienia w temperaturze 10
3/ powtórne nawilżenie,
4/ dalsze kiełkowanie.
Moczenie przez zraszanie jest stosowane w końcowej fazie procesu moczenia lub początkowej fazie kiełkowania. Proces polega na zbliżeniu warunków kiełkowania do panujących w glebie, a zatem nawilgoceniu ziarna przez moczenie normalne.
4. KIEŁKOWANIE ZIARNA
Prowadzi się w celu wytworzenia i uaktywnienia enzymów oraz wywołania określonych zmian w strukturze bielma, które umożliwiają rozpuszczenie substancji zawartych w ziarnie słodu w czasie późniejszego zacierania i warzenia brzeczki piwnej.
Powstawanie enzymów jest ściśle związane z kiełkowaniem ziarna. Oznaką kiełkowania jest rozwój kiełka korzonkowego, który przebija podstawę ziarna, tworząc oczko, a następnie korzonki, oraz rozwój kiełka liścieniowego, który rozwija się początkowo pod łuską od strony grzbietowej zlania. Rozwój kiełka korzonkowego i liścieniowego powinien być ograniczany do minimum, gdyż zbytni ich rozwój powoduje stratę cennej skrobi.
Zmiany zachodzące w ziarnie jęczmienia w czasie kiełkowania są wynikiem działania kompleksowych układów enzymatycznych Jest wiele systemów prowadzenia kiełkowania jęczmieni i można je podzielić na systemy okresowe półclągłe i ciągłe. Do systemów okresowych zalicza słodowanie jęczmienia na klepiskach oraz w słodowniach bębnowych i skrzyniowych nowsze rozwiązania to słodownie systemu Boby oraz systemu Poppa. Z systemów półciągłych to skrzynie słodownicze z wędrującą grzędą oraz słodownie pracująca w układzie wieżowym. słodownia opracowana przez Morelala, słodownia systemu Saturn oraz słodownia systemu węgierskiego.
5. SUSZENIE SŁODU
Celem suszenia jest nie tylko utrwalenie mokrego słodu, ale przede wszystkim wywołanie w nim charakterystycznej barwy oraz zapachu i smaku.
Rozróżnia się trzy podstawowe fazy suszenia: fizjologiczną, enzymatyczną i chemiczną.
W fazie fizjologicznej następuje podsuszanie słodu do około 20% wilgoci przy temperaturze nie wyższej niż 40°C. Po przekroczeniu temperatury 40°C procesy życiowe zamierają, a przemiany enzymatyczne zachodzą w dalszym ciągu, aż do obniżenia się wilgotności słodu i wzrostu temperatury W tej fazie procesy enzymatyczne zachodzą jednak wolniej. Ostatni etap suszenia stanowi faza chemiczna. W tym czasie następuje częściowe niszczenie enzymów.
Jeżeli pragnie się otrzymać słód jasny, wówczas fazę więdnięcia prowadzi się przy niskich temperaturach a dopiero po obniżeniu się wilgotności stosuje się wyższe temperatury w ostatnich godzinach suszenia.
W słodach ciemnych fazę więdnięcia prowadzi się do wilgotności około 20% i następnie stopniowo podnosi się temperaturę w ostatnim okresie suszenia. Temperatura taka jest niezbędna do wytworzenia się charakterystycznej dla tego słodu barwy l aromatu.
Słód suszy się w suszarniach do wilgotności końcowej 2-3,5%, a czas suszenia waha się od 24 do 48 godzin. Istnieje wiele typów suszarni. Typową suszarnią jest suszarnia jedno-siatkowa, gdyż ma ona stosunkowo prostą konstrukcję i może być ogrzewana metodą bezpośrednią /gazami spalinowymi/ lub pośrednią /za pomocą par/ lub gorącej wody. Stosowane są również suszarnie dwu- i trójsiatkowe nie wymagające tak silnej wentylacji Nowoczesne suszarnie są wyposażone w urządzenia do równomiernego rozkładania słodu na siatce oraz w siatki uchylne. Proces suszenia może być prowadzony również w skrzyni Saladina.
Wysuszony słód powinien być jak najszybciej pozbawiony kiełków, gdyż najłatwiej odrywają się one od ziarna, gdy słód jest gorący.
6 PÓŁCIĄGŁE I CIĄGŁE METODY PRODUKCJI SŁODU
Najbardziej rozpowszechnionym systemem półciągłego kiełkowania jest skrzynia słodownicza z wędrującą grzędą. Jęczmień moczy się wstępnie w kadzi zalewowej i kieruje na bieżnię, gdzie w określonych odstępach czasu jest dowilżany przez spryskiwanie i automatycznie napowietrzany. Transport grzędy następuje za pomocą przewracacza o specjalnej konstrukcji, który przewraca i równocześnie przesuwa grzędę. Przy końcu bieżni jest ustawiona wysokosprawna suszarnia jednosiatkowa, w której słód zostaje wysuszony.
Słodownia Neuberta - tu jęczmień moczy się w kadziach stożkowych a kiełkowanie następuje na siedmiu siatkach leżących. Strumień klimatyzowanego powietrza przepływa przez jęczmień. Ziarno przesypuje się samoczynnie z wyższego poziomu na niższy, co umożliwia automatyzację procesu.
Spośród słodowni o działaniu ciągłym na wyróżnienie zasługuje słodownia opracowana przez Morela. Wstępnie namoczony jęczmień jest w niej kierowany do specjalnej skrzyni słodowniczej na kołach. Po zakończeniu procesu kiełkowania skrzynia przesuwa się do komory stanowiącej suszarnię, a po wysuszeniu i usunięciu słodu wraca do położenia wyjściowego w celu ponownego napełnienia jej jęczmieniem. Odmianę słodowni Morela stanowi słodownia typu Saturn. Skrzynie kiełkownicze są tu ustawione koliście; w pierwszej skrzyni rozpoczyna się proces kiełkowania, a w skrzyni siódmej proces suszenia.
W słodowni ciągłej typu węgierskiego proces moczenia, kiełkowania i suszenia ziarna odbywa się na przenośnikach taśmowych umieszczonych na kolejnych kondygnacjach, które przenoszą ziarno od góry ku dołowi do poszczególnych komór z indywidualnymi urządzeniami klimatyzacyjnymi.
7.RODZAJE SŁODÓW PIWOWARSKICH
Podstawowym rodzajem słodu wytwarzanym w słodowniach jest słód krótkowyrośnięty jasny typu pilzneńskiego.
Również inne rodzaje słodów:
1/ słody ciemne typu monachijskiego odznaczające się ciemniejszą barwą i charakterystycznym aromatem /wysokoaromatyczne/,
2/ słody wiedeńskie - przejściowe między spodem Jasnym i ciemnym, obecnie prawie nie produkowane,
3/ słody typu dortmundzkiego, przeznaczone do produkcji piwa Jasnego mocnego z twardej wody,
4/ słody pszenlczne, stosowane przeważnie do produkcji bardzo Jasnego piwa górnej fermentacji,
5/ stosowane do zabarwienia oraz poprawy Jakości i właściwości smakowych piwa ciemnego.
Do słodów specjalnych zaliczamy:
1/ słody karmelowe prażone w temperaturze 120-180°C. Zależnie od temperatury karmelizacji rozróżnia się w tej grupie bardzo Jasny słód karmelowy /karapils/, Jasny rłód karmelowy i ciemny słód karmelowy
2/ słody melanoidowe o specyficznym smaku i zapachu oraz mocniejszym zabarwieniu aniżeli słody karmelowe wskutek tworzenia się związków melanoidowych,
3/ słody barwiące /palone/ otrzymywane z normalnych słodów przez prażenie w temperaturze do 240°C,
4/ słód diastatyczny o wysokiej sile diastatycznej minimum 350,
5/ słód proteolityczny zawierający 1-2% kwasu mlekowego wskutek moczenia w brzeczce zaszczepionej kulturą bakterii mlekowych.
6/ słód redoksowy zwiększający zdolność redukcyjną piwa, przez co wzrasta Jego trwałość fizykochemiczna
8. SUROWCE PRZEMYSŁU PIWOWARSKIEGO
Chmiel - w znaczeniu piwowarskim Jest to kwiatostan żeński. Wygląd chmielu daje wstępną orientację o Jego Jakości i wartości browarniczej. Chmiel trawiastozielony jest zwykle słabo dojrzały, a chmiel o szyszkach czerwonożółtych - nadmiernie dojrzały. Listki szyszek w części podstawowej są pokryte gruczołkami. Gruczołki te w czasie dojrzewania chmielu wytwarzają ziarenka lupuliny, która jest najcenniejszym składnikiem chmielu, zawiera bowiem substancje goryczkowe oraz olejki eteryczne. Żywice miękkie, a zwłaszcza alfa -kwasy goryczkowe tworzą zasadniczą grupę użytecznych składników chmielu, gdyż nadają piwu pożądaną gorycz. Oprócz żywic ważnymi składnikami chmielu są również garbniki i olejki chmielowe.. Swoisty ściągający smak garbników wpływa na posmak piwa. Charakterystyczny zapach chmielu pochodzi od olejków,
Drożdże - stosowane w piwowarstwie należą do gatunku Saccharomyces carlsbergensis /dolnej fermentacji/ i Saccharomyces cerevisiae /górnej fermentacji/. W polskim browarnictwie stosuje się głównie drożdże Saccharomyces carlsbergensis. Cechą charakterystyczną większości ras tych drożdży Jest ich skłonność do zlepiania się komórek pod koniec fermentacji i osadzania na dnie kadzi, czyli do tzw. kłaczkowania. Z tego względu rozróżnia się dwa typy drożdży: kłaczkujące i pyliste. Drożdże kłaczkujące pod koniec okresu fermentacji osadzają się, przyspieszając klarowanie piwa, drożdże pyliste natomiast osadzają się bardzo powoli, przez co opóźniają klarowanie piwa.
Woda - stosowana do produkcji brzeczki ma duże znaczenie dla jakości piwa. Wprawdzie zawartość soli mineralnych w wodzie jest niewielka, ale wpływają one na procesy enzymatyczne i zjawiska koloidalne w brzeczce i piwie. Podstawowe znaczenie dla przebiegu procesów technologicznych mają jony zmieniające odczyn środowiska w czasie warzenia brzeczki: Woda technologiczna powinna mieć jak najniższą zasadowość ogólną, która jest miarą zawartości w niej kwaśnych węglanów. Woda o niskiej nawet twardości może wymagać korekty składu chemicznego, Jeżeli jej alkaliczność jest duża. Tłumaczy się to tym, że twardość węglanowa podwyższając pH zacieru zmniejsza aktywność enzymów. Wysokie pH zacieru utrudnia proces filtracji brzeczki i obniża wskaźnik wydajności w warzelni. Niezależnie od odpowiedniego składu chemicznego woda stosowana w browarnictwie powinna być klarowna, bezbarwna, bez obcego zapachu i smaku. Woda nie odpowiadająca tym wymogom musi być poddana procesowi oczyszczania węglem aktywnym lub też drogą koagulacji za pomocą siarczanu glinu lub siarczanu żelazowego. Niekiedy niezbędne staje się przeprowadzenie korekty składu chemicznego wody. Najczęściej stosuje się
zmiękczanie wody metodą wapienną lub za pomocą jonitów, a także zakwaszanie wody kwasami mineralnymi.
9. METODY ŚRUTOWANIA SŁODU-URZĄDZENIA
W celu ułatwienia przejścia do roztworu substancji ekstraktywnych słodu poddaje się go procesowi śrutowania. Śrutowanie słodu należy prowadzić w ten sposób, aby łuskę jak najmniej uszkodzić, a bielmo możliwie najlepiej rozdrobnić.
Istnieje wiele metod rozdrabniania słodu. Ogólnie można je podzielić na następujące grupy:
1/ rozdrabnianie suchego słodu w śrutownikach wielowalcowych,
2/ rozdrabnianie słodu nawilżonego parą lub wodą /kondycjonowanego/ za pomocą tych samych śrutowników,
3/ rozdrabnianie słodu nawilżonego wodą do 3596,
4/ rozdrabnianie słodu do mąki za pomocą specjalnego urządzenia młotkowego.
Stopień rozdrobnienia słodu zależy od tego, czy w warzelni stosuje się kadź filtracyjną czy filtr zacierowy.
Do rozdrabniania słodu służą śrutowniki dwu-, cztero-, pięcio- lub sześciowalcowe gładkie lub ryflowane. Śrutowniki dwu- i czterowalcowe stosuje się w browarach mniejszej i średniej wielkości, śrutowniki natomiast pięcio- i sześciowalcowe w browarach o dużej produkcji. W śrutownikach tego typu słód przechodzi przez trzy pary walców. Pierwsza para walców rozdrabnia słód wstępnie, a zadaniem dalszych walców jest dokładniejsze rozdrobnienie śruty grubej. Między poszczególnymi parami walców są bowiem umieszczone sita, które oddzielają części drobne śruty, mąkę i możliwie mało rozdrobnioną łuskę bezpośrednio do rury zsypowej, a śruta gruba jest kierowana na następną parę walców. Przez uregulowanie wielkości szczelin między poszczególnymi walcami uzyskuje się odpowiedni stopień przemiału słodu.
Rozdrabnianie słodu na mąkę za pomocą młynka młotkowego jest stosowane głównie w ciągłych systemach zacierania i filtracji /Centri-Brew, Pablo/.
10. ZACIERANIE BRZECZKI PIWOWARSKIEJ-METODY
Zacieranie ma na celu przeprowadzenie do roztworu składników słodu, głównie skrobi, substancji białkowych i soli mineralnych za pomocą zawartych w słodzie enzymów. Najważniejszym procesem zachodzącym w czasie zacierania jest hydroliza skrobi słodu. Hydroliza ta w okresie kiełkowania zachodzi w minimalnym stopniu.
Metoda infuzyjna polega na zacieraniu słodu w jednym naczyniu w temperaturze około 20-63°C w zależności od przyjętego systemu. Następnie temperaturę zacieru podnosi się stopniowo i przetrzymuje do całkowitego scukrzenia.
W normalnym procesie infuzyjnym śrutę słodową zaciera się w wodzie i pozostawia w tej temperaturze, ciągle mieszając, Następnie wpuszcza się powoli gorącą wodę aż do czasu wzrostu temperatury, potem miesza się śrutę i pozostawia.
Drugi sposób zacierania metodą infuzyjną polega na zmieszaniu śruty słodowej z wodą, pozostawieniu w spokoju na 1 godz., a następnie stałym mieszaniu i wolnym podgrzewaniu zacieru. Po ponownej przerwie podnosi się temperaturę i pozostawia w spokoju na 30 min., po czym rozpoczyna filtrację. Ta metoda nie obejmuje gotowania części zacieru.
Metoda dekokcyjna odznacza się tym, że stopniowe podnoszenie temperatury następuje przez gotowanie części zacieru. Celem gotowania jest skiełkowanie skrobi zawartej w odebranej części, dlatego też należy dążyć do tego, aby odbierać zacier zawierający jak najwięcej śruty słodowej. W czasie gotowania zniszczeniu ulegają enzymy zawarte w odebranym zacierze, dlatego temperaturę zacieru w kotle podnosi się powoli, stosując krótkie przerwy w temperaturach optymalnych dla działania peptydaz i amylaz. W zależności od ilości odebranych części do gotowania rozróżnia się trzy zasadnicze systemy zacierania dekokcyjnego: jednowarowy, dwuwarowy i trójwarowy.
Sposób jednowarowy ma wiele odmian, podobnie jak w metodzie infuzyjnej często spotyka się zacieranie metodą jednowarową z początkową temperaturą zacierania 35°C. System dwuwarowy jest stosowany w browarach produkujących piwa dolnej fermentacji. Trójwarowy system zacierania polega na tym, że początkowa temperatura zacierania wynosi 35-37°C, a po spuszczeniu pierwszego waru wzrasta do około 52°C.
11. PROCESY ENZYMATYCZNE ZACHODZĄCE W CZASIE ZACIERANIA BRZECZKI
Podczas zacierania ziarna skrobiowe pęcznieją, a następnie pękają tworząc tzw. kleik skrobiowy. Kleik ten składa się z nieskleikowanej amylozy pozostającej w formie roztworu koloidalnego oraz skleikowanej amylopektyny. Dla browarnictwa jest szczególnie ważne, że przy udziale enzymów amylolitycznych temperatura kleikowania obniża się. Dzięki temu zacier zaczyna się scukrzać już w niższych temperaturach.
Rozpad skrobi z udziałem enzymów amylolitycznych następuje stopniowo, tak że tworzą się dekstryny o różnej ilości cząsteczek. Końcowym produktem rozpadu skrobi w procesie zacierania jest maltoza. Spośród czynników, od których zależy działanie enzymów amylolitycznych, najważniejsza jest temperatura i pH zacieru. W praktyce za optymalną uznaje się temperaturę 63°C, gdyż powstaje wówczas największa ilość cukru fermentującego /maltozy/. Wykorzystując zależność stopnia hydrolizy skrobi od temperatury można regulować ilość cukrów fermentowanych w brzeczce, zależnie od wymagań stawianych różnym asortymentom piwa. W czasie zacierania są kontynuowane przemiany białkowe słodu, które się zaczęły już w czasie kleikowania. Ponieważ jednak czas zachowania warunków optymalnych dla enzymów proteolitycznych jest stosunkowo krótki, dlatego rozpad substancji białkowych zostaje w określonym czasie zahamowany. Jest to zjawisko wywołane celowo, gdyż zbyt daleko posunięty rozkład białek prowadzi do tzw. „pustego” smaku piwa i obniżenia trwałości piany.
Niedostateczny rozkład powoduje natomiast znaczne zaburzenia w procesie produkcji piwa wskutek ciągłego wytrącania się substancji białkowych w dalszych fazach produkcji.
12. FILTRACJA BRZECZKI-URZĄDZENIA
Filtrację prowadzi się po zakończonym procesie zacierania w celu oddzielenia nierozpuszczalnych części ziarna słodowego od brzeczki. Proces ten przeprowadza się w kadziach filtracyjnych lub w filtrach zacierowych. Prowadząc filtrację w klasycznych kadziach filtracyjnych napełnia się je zacierem i po wymieszaniu pozostawia zacier w spokoju na około 30 minut. W tym czasie następuje osadzanie się substancji nierozpuszczalnych, które stanowią warstwę filtracyjną. Po osadzeniu się tych substancji szybko otwiera się i zamyka kurki do brzeczki, aby wypuścić resztki powietrza oraz części młóta. Po spłynięciu brzeczki tzw. przedniej, co trwa około 90-120 minut, a w nowoczesnych kadziach 30-40 minut, zaczyna się prowadzić wysładzanie młota, gdyż zawiera ono jeszcze duże ilości ekstraktu. Wysładzanie prowadzi się różnymi metodami.. Młóto powinno być dobrze wysłodzone jak najmniejszą ilością wody, gdyż brzeczka wysłodkowa zazwyczaj pogarsza jakość piwa.
13. GOTOWANIE BRZECZKI Z CHMIELEM
Przefiltrowaną brzeczkę kieruje się do kotłów warzelnych, w których jest gotowana. Proces ten prowadzi się w celu zniszczenia enzymów, zagęszczenia i wysterylizowania brzeczki, wytrącenia związków białkowych oraz przeprowadzenia do roztworu rozpuszczalnych składników chmielu. Enzymy powinny ulec zniszczeniu, aby w dalszych fazach produkcji nie zachodziły już przemiany enzymatyczne.
Ważnym procesem podczas gotowania brzeczki jest wytrącenie substancji białkowo-garbnikowych w postaci nierozpuszczalnych kłaczków. W brzeczce rozpuszczają się żywice chmielowe, do roztworu przechodzi część olejków eterycznych zawartych w chmielu. Mimo że około 90% tych substancji ulatnia się w czasie gotowania, nadają one piwu przyjemny aromat chmielowy. Ilość dodawanego chmielu zależy od jego jakości oraz rodzaju produkowanego piwa. Chmiel dawkuje się jednorazowo lub w kilku porcjach, przy czym ostatnią porcję dodaje się na krótko przed zakończeniem gotowania brzeczki, co przyczynia się do zwiększenia aromatu piwa.
Ze względu na konieczność przeprowadzenia właściwej izomeryzacji kwasów goryczkowych czas gotowania brzeczki w urządzeniach klasycznych musi wynosić co najmniej 90 minut
14. URZĄDZENIA STOSOWANE W WARZELNI
Rozróżnia się warzelnie o pracy okresowej oraz o pracy ciągłej. Warzelnia klasyczna podwójna składa się z następujących głównych urządzeń: kadzi zaciernej, kotła zaciernego, kadzi filtracyjnej lub filtru zacierowego oraz kotła warzelnego. Urządzenia te w warzelniach klasycznych mają kształt cylindryczny zapewniający właściwy ruch cieczy i wymianę ciepła w czasie procesów zacierania i gotowania brzeczki. Kształt taki umożliwia również utrzymywanie urządzeń w należytej czystości oraz uzyskiwanie dobrej wydajności ekstraktu.
Kadź zacierna - naczynie cylindryczne z blachy stalowej o wypukłym dnie i pokrywie. Wyposażona jest w mieszadło, obracające się z szybkością 30-45 obrotów na minutę, oraz niekiedy w przedzaciernik, w którym następuje dokładne wymieszanie śrutu z ciepłą wodą.
Kocioł zacierny i warzelny mają kształt podobny do kadzi zaciernej, ale są wyposażone dodatkowo w urządzenia grzejne o dużej zdolności odparowania wody.
Kadź filtracyjna jest to naczynie o płaskim podwójnym dnie, wyposażone w otwory spustowe do brzeczki oraz urządzenie spulchniające warstwę słodu.
Oprócz warzelni klasycznych buduje się również warzelnie blokowe odznaczające się lepszym wykorzystaniem powierzchni produkcyjnej, a zwłaszcza energii cieplnej. W warzelniach tego typu urządzenia są ustawione w bloku /jedno nad drugim/ w następującej kolejności: kocioł warzelny, kocioł zacierny, kadź zacierna i ewentualnie kadź filtracyjna lub filtr zacierowy. W skład warzelni podwójnej wchodzi: śrutownik do przemiału namoczonego słodu, dwa kadziokotły zacierne, wysoko sprawna kadź filtracyjna, kocioł warzelny oraz zbiornik pośredniczący do brzeczki i wód wysłodkowych.
Kadzio-kotły zacierne oraz kotły warzelne mają kształt skrzyni z jednym bokiem ostro ściętym, na którym są umieszczone elementy grzejne. Zastosowanie zbiornika pośredniczącego przyczynia się do zwiększenia przepustowości warzelni co najmniej o jedną warkę na dobę - warzelnia tego typu zajmuje mniejszą powierzchnię i pozwala wyprodukować osiem warek w ciągu doby.
15. CHŁODZENIE BRZECZKI PIWOWARSKIEJ
Po zakończeniu procesu gotowania brzeczki z chmielem przetłacza się ją pompą przez odchmielacz do urządzeń chłodniczych. Chmieliny zatrzymane w odchmielaczu zawierają jeszcze część substancji goryczkowych oraz znaczne ilości ekstraktu, dlatego płucze się je wodą. Mimo tego zabiegu pozostaje w nich jeszcze około 1% brzeczki, która jest tracona wraz z chmielinami.
Chłodzenie brzeczki do temperatury 4-5°C można prowadzić w jednej fazie, najczęściej jednak prowadzi się w dwóch fazach. Pierwsza faza chłodzenia do temperatury około 60°C jest prowadzona w kadziach osadowych, a faza druga w płytowych wymiennikach ciepła.
Klasyczna linia produkcyjna chłodzenia brzeczki składa się z kadzi osadowej, wirówki samoopróżniającej i płytowego wymiennika ciepła.
W brzeczce przetłaczanej z warzelni do kadzi osadowej znajduje się osad gorący który składa się głównie z substancji białkowo garbnikowych. Osady te są oddzielane za pomocą wirówek samoopróżniających bądź w kadzi osadowej w której sedymentacja naturalna jest przyspieszana przez zawirowanie brzeczki wprowadzanej z odpowiednią szybkością stycznie do obwodu kadzi.
W temperaturach poniżej 60°C wytrąca się drobnoziarnisty osad zimny, który jest rozpuszczalny na gorąco i trudno ulega sedymentacji, dlatego znaczna jego część przechodzi do kadzi fermentacyjnej. Aby oddzielić osad zimny stosuje się filtrację brzeczki przez ziemię okrzemkową.
W czasie chłodzenia brzeczki zachodzi również proces rozpuszczania się w niej tlenu. Początkowo w brzeczce gorącej tlen jest związany chemicznie, w brzeczce natomiast chłodnej tylko się rozpuszcza. Procesy natleniania się brzeczki niekorzystnie wpływają na jakość piwa.
16. FERMENTACJA PIWA METODĄ KLASYCZNĄ
Drożdże nastawne otrzymuje się w browarach dzięki ich rozmnażaniu z czystej kultury w odpowiednich propagatorach bądź też przez kilkakrotne wykorzystanie drożdży produkcyjnych zebranych z dna kadzi fermentacyjnych. Po schłodzeniu i oddzieleniu osadów, brzeczka jest kierowana do kadzi nastawnych, w których po ewentualnym dotlenieniu sprężonym powietrzem zadaje się je gęstwą drożdżową od chwili dodania drożdży, czyli po zafermentowaniu, przetłacza się brzeczkę do właściwej kadzi fermentacyjnej, w której jest prowadzona fermentacja główna piwa.
Istotny wpływ na przebieg fermentacji wywiera temperatura brzeczki nastawnej - zaczynają się wydzielać pęcherzyki CO2 tworząc na powierzchni coraz grubszą warstwę białej piany, zwanej niskimi krążkami. W tym czasie zaczynają się również wytrącać rozpuszczone w brzeczce żywice chmielowe oraz substancje białkowo-garbnikowe tworząc na powierzchni ciemnobrunatne osady.
W następnym okresie wskutek intensywnego wydzielania cię CO2 piana staje się lekka i wysoka, wytrącanie żywic stopniowo narasta, tak że z czasem cała powierzchnia przyjmuje zabarwienie brunatne. Jest to tzw. okres wysokich krążków, który odznacza się dużą szybkością fermentacji oraz szybkim wzrostem temperatury - wyższa temperatura może wpłynąć niekorzystnie na cechy drożdży. W tym okresie zaczyna się stopniowo chłodzić fermentującą brzeczkę.
Pod koniec fermentacji burzliwej krążki stopniowo opadają, a na powierzchni cieczy pozostaje ciemna powłoka składająca się z żywic.
Ważnym zjawiskiem w procesie fermentacji jest osadzanie się drożdży i klarowanie piwa. Osadzanie się drożdży zależy od ich zdolności do tworzenia kłaczków. Cząstki białka i drożdże wzajemnie się przyciągają, gdyż mają różne ładunki elektryczne, co prowadzi do szybkiego powstawania kłaczków i klarowania młodego piwa. Po uzyskaniu w fermentowni właściwego stopnia odfermentowania z powierzchni piwa zbiera się powłokę, tzw. "dekę" za pomocą specjalnej perforowanej łyżki.
Piwo przetłacza się do tanków leżakowych i zbiera drożdże osadzone w kadzi fermentacyjnej.
17. LEŻAKOWANIE PIWA
Po zakończeniu procesu fermentacji piwo młode, niedojrzałe nie nadaje się jeszcze do konsumpcji. Aby uzyskało ono wymagane cechy, poddaje się je procesowi leżakowania.
Typowe leżakowanie piwa prowadzi się przy jego produkcji według systemu klasycznego. Wówczas okres leżakowania piwa jest dosyć długi i trwa, w zależności od rodzaju i mocy produkowanego piwa, od 14 dni /piwo słodowe/ do 90 dni /porter/.
W razie stosowania fermentacji okresowej w sposób zintensyfikowany lub fermentacji ciągłej leżakowanie jest zastąpione kondycjonowaniem piwa, trwającym zaledwie kilka dni.
Leżakownia znajduje się zazwyczaj poniżej fermentowni w bloku sztucznie schłodzonym, gdyż powinna ona mieć temperaturę O - 2°C. Leżakownia jest zwykle wyposażona w tanki cylindryczne, które są wykonane ze stali kwasoodpornej, aluminium albo ze stali węglowej, wykładane wewnątrz tworzywem odpornym na korozję,
W okresie leżakowania cukry zawarte w piwie ulegają dalszej powolnej fermentacji, umożliwiając jednocześnie nasycenie piwa powstającym C02. Stopień nasycenia piwa dwutlenkiem węgla zależy głównie od temperatury leżakowania i ciśnienia, Podczas leżakowania zachodzi ważny proces klarowania piwa.
Dojrzewanie piwa zależy od wielu różnorodnych czynników i polega głównie na usunięciu substancji tworzących bukiet młodego piwa. Są to przede wszystkim lotne związki siarki, niższe kwasy tłuszczowe, aldehyd octowy, Podczas leżakowania część tych substancji ulatnia się razem z CO2 lub przekształca w wyniku reakcji biochemicznych.
18. NOWOCZESNE METODY FERMENTACJI I LEŻAKOWANIA PIWA
Metoda ciśnieniowa fermentacji Wellhoenera W metodzie tej stabilizuje się brzeczkę dzięki usunięciu osadów gorących i zimnych oraz stosuje się "ciśnieniowe” rasy drożdży. Jeśli zachowuje się wyższe ciśnienie w podwyższonych temperaturach /10-18°C/, to tworzy się mniej ubocznych produktów fermentacji, aniżeli w fermentacji górnej normalnej. Czas fermentacji głównej wynosi od 4 do 5 dni, a skrócone leżakowanie od 3 do 10 dni. W metodzie trzydniowej oddziela się drożdże na wirówce, schładza piwo do około 0°C, dodaje żelu krzemionkowego i filtruje przez ziemię okrzemkową. Metodę tę można stosować również do produkcji ciągłej w browarach
wyposażonych w ciśnieniowe stojące tanki fermentacyjne.
Metoda fermentacji i leżakowania według Devreux /1973/ Fermentacja główna przebiega w ciągu 3-5 dni w temperaturze 10°C, po czym następuje redukcja dwuacetylu w ciągu 1-4 dni w temperaturze powyżej 10°C oraz trzydniowy okres leżakowania w temperaturze -2°C. Następnie prowadzi się pierwszą filtrację przez krzemionkę, wysysa piwo dwutlenkiem węgla, dodaje środki stabilizujące i ponownie filtruje.
Metody fermentacji i leżakowania piwa oparte na systemie Nathana. W metodach tych proces fermentacji i leżakowania piwa odbywa się w jednym stojącym tanku z dnem o kształcie stożkowym. Fermentacyjny C02 jest odzyskiwany i po oczyszczeniu stosowany do mieszania fermentującej brzeczki, przemywania i karbonizacji piwa. Fermentacja burzliwa trwa 6-10 dni, kondycjonowanie 3-5 dni. Metoda ta zapewnia obniżenie kosztów inwestycyjnych, oszczędności robocizny i zmniejszenie zaników produkcyjnych. W niektórych krajach stosuje się duże izolowane ferraentory stojące na wolnym powietrzu.
Metoda półciągła, zwana również metodą rozpompowania. Brzeczkę po około 48 godz. fermentacji dzieli się na dwie części, dopełnia w kadzi świeżą brzeczką, dzieli się w następnym dniu zawartość jednej z kadzi na dwie połowy, dopełnia ponownie itd. Jeśli wszystko odbywa się zgodnie z metodą, to czas fermentacji głównej skraca się o połowę /około 5 dni/. Młode piwo odwirowuje się od drożdży i poddaje kondycjonowaniu.
Metoda ciągłej fermentacji i leżakowania piwa. Metoda polega na ciągłym przepływie brzeczki pozbawionej osadów gorących i zimnych przez jedno lub kilka naczyń fermentacyjnych, w których przebiega fermentacja główna, a często również kondycjonowanie piwa. Metodę tę można realizować za pomocą wielu rozwiązań technologicznych, a niektóre z nich, jak np. system kaskadowy Ramsdena, system Couttsa czy system APV, są stosowane w skali technicznej. W Polsce w browarach krakowskim i tyskim
19. FILTRACJA I STABILIZACJA PIWA
Filtrację przeprowadza się po to, by usunąć z piwa te zawiesiny, które nie osiadły podczas leżakowania, a więc części substancji białkowo-garbnikowych, żywic chmielowych i drobnoustrojów. Obecnie filtruje się piwo najczęściej za pomocą ziemi okrzemkowej, której cząsteczki mają od kilku do kilkunastu mikrometrów wielkości. Do filtracji piwa przez ziemię okrzemkową stosuje się specjalne filtry i urządzenia dozujące.
Obecnie stosuje się następujące typy filtrów:
1/ ramowe z kartonami nośnymi,
2/ ramowe siatkowe,
3/ cylindryczne stojące lub leżące z elementami siatkowymi
4/ cylindryczne stojące - świecowe.
Wszystkie wymienione typy filtrów pracują według tej samej zasady. Inny jest tylko nośnik ziemi okrzemkowej płyta.
Ziemia okrzemkowa stale dodawana do filtrowanego piwa w ilości odpowiedniej do zawartości zawiesin w
piwie osiada na przegrodzie tworząc warstwę filtracyjną.
Proces filtracji prowadzi się do chwili uzyskania określonej dla danego typu filtra maksymalnej różnicy ciśnień, Po tym okresie wytłacza się resztki piwa wodą, otwiera filtr i usuwa ziemię okrzemkową, następnie zamyka filtr ponownie i płucze silnym strumieniem wody aż do zaniku pienienia.
Pasteryzowanie i oddziaływanie tlenu przyspieszają powstawanie w piwie trwałego zmętnienia, dlatego browary stosują niekiedy stabilizację piwa. Stabilizacja, poza normalnie przebiegającymi procesami w cyklu technologicznym, polega na zastosowaniu różnych dodatkowych zabiegów. Najczęściej stosuje się dodatek enzymów proteolitycznych, substancji adsorpcyjnych i jednego z reduktorów lub kwasu askorbinowego w celu związania rozpuszczonego w piwie tlenu. Używa się również związków wytrącających nadmiar białka, jak np. taninę, którą dodaje się do piwa młodego Preparaty enzymów proteolitycznych /Polidiaze,-Cristalaze, Proteaze/ i wprowadza się przy wychładzaniu i filtrowaniu piwa, co najmniej na dwa tygodnie przed jego obciągiem, gdyż wpływają one na cechy organoleptyczne piwa. Spośród substancji adsorbujących najczęściej stosuje się preparaty żelu krzemionkowego. Dobre wyniki daje kombinowane stosowanie żelu krzemionkowego i enzymów proteolitycznych. Na przykład do piwa o trwałości półrocznej lub rocznej dodaje się żelu krzemionkowego i Of5 - 1 g enzymów proteolitycznych. Zastosowanie dodatkowo kwasu askorbinowego zwiększa efekt stabilizujący. Stabilizację piwa za pomocą wymienionych substancji łączy się zwykle z wychładzaniem piwa do temperatury wyższej o 1°C od temperatury Jego zamarzania i następnie filtruje przez ziemię okrzemkową.
20. ROZLEW I PASTERYZACJA PIWA
Dawniej rozlewano piwo tylko do beczek drewnianych, a obecnie coraz częściej do metalowych /aluminiowych bądź ze stali nierdzewnej/ oraz do butelek szklanych z zamknięciami koronowymi. Stosuje się również butelki z mas plastycznych oraz puszki metalowe.
Czyste i szczelne beczki napełnia się za pomocą aparatów izobarycznych. Izobaryczny rozlew piwa polega na utrzymaniu minimalnej różnicy ciśnień między zbiornikiem z piwem a napełnionym naczyniem. W ten sposób zapobiega się wyplenianiu piwa i ulatnianiu się CO2. Rozlew piwa do butelek prowadzi się według tej samej zasady co rozlew do beczek. Ze względu na masowość produkcji dąży się do pełnej automatyzacji linii produkcyjnej do napełniania butelek.
W celu podwyższenia trwałości mikrobiologicznej piwa poddaje się je pasteryzacji. Jej skuteczność zależy od temperatury i czasu trwania. Pasteryzacja powoduje niekorzystne zmiany smaku l barwy piwa, dlatego należy dążyć do stosowania niższej temperatury pasteryzacji w odpowiednio długim czasie jej działania. W praktyce pasteryzację piwa prowadzi się w butelkach w pasteryzatorach tunelowych. Cały cykl pasteryzacji wynosi 60 minut, z tym, że czas działania temperatury maksymalnej /60°C/ wynosi około 20 minut. Coraz częściej stosuje się pasteryzację piwa przed rozlewem w pasteryzatorach płytowych o działaniu ciągłym.
21. RODZAJE PIWA
Piwa w zależności od zabarwienia dzielą się na jasne i ciemne, w zależności natomiast od stężenia brzeczki wyjście na lekkie /do 10%/, pełne /10-15%/ oraz mocne /powyżej 15% wagowych ekstraktu/. Zależnie od sposobu fermentacji rozróżnia się piwo fermentacji dolnej i górnej.
Podstawowym rodzajem piwa produkowanego w Polsce jest jasne piwo pełne typu pilzneńskiego o mocy brzeczki podstawowej 11-14%. Piwa tego typu stanowią ponad 90% produkcji i ich udział stale rośnie. W Polsce oprócz tego rodzaju piwa produkuje się jeszcze w małych ilościach piwo jasne lekkie /9%/i mocne /20%/, piwa ciemne pełne /10,5 - 12,0%/ oraz piwa ciemne mocne /dubeltowe - 18%; porter 22% wagowych ekstraktu/ - są to piwa dolnej fermentacji. Jedynym rodzajem piwa fermentacji górnej jest w Polsce jasne piwo grodziskie produkowane ze słodu pszennego suszonego gazami spalinowymi. Jest to piwo niskoalkoholowe o kwaskowaty smaku i dużym stopniu nasycenia CO2. Pije się je również z dodatkiem soków owocowych.
W Anglii 90% ogólnej produkcji stanowi piwo fermentacji górnej. Produkuje się tam dwa podstawowe typy piwa: ciemne Porter i Stout /13-20%/ oraz piwo jasne Ale. Wśród tych rodzajów znajduje się piwo lekkie, pełne i mocne aż do 20-procentowego /np. jasne piwo Ulght Ale 10-11%, ciemniejsze Mild Ale 9-11% oraz gorzkie piwo Pale Ale 13-14%/.
Odmiennym rodzajem piwa jest brukselskie piwo Lambic. Stężenie brzeczki wynosi 13%, warzy się je tylko w zimie i poddaje samorzutnej fermentacji, w której udział biorą dzikie drożdże i bakterie fermentacji mlekowej. Zawiera ono 3-4% alkoholu.
W niektórych krajach produkuje się również piwo o niskiej zawartości alkoholu lub bezalkoholowe /dla kierowców/. Są to piwa lekkie o mocy około 4-5% wag. ekstraktu i 0,5 - 1fO% wag.
22. SUROWCE DO PRODUKCJI SPIRYTUSU
Surowce gorzelnicze zależnie od pochodzenia dzieli się na:
1/ rolnicze /ziemniaki, buraki cukrowe, zboże owoce/
2/przemysłowe /melasa, odpady przemysłu młynarskiego, ziemniaczanego, owocowo-warzywnego i celulozowego/.
Ziemniaki są podstawowym surowcem gorzelnictwa rolniczego. Ponieważ ciężar właściwy ziemniaków zależy od zawartości suchej masy, dlatego w praktyce ciężar właściwy ziemniaków służy do oznaczania ich skrobiowości. Stosuje się do tego celu specjalnie skonstruowaną wagę, zwaną wagą Reimanna-Parowa. Ze 100 kg ziemniaków otrzymuje się około 10 dm3 spirytusu 100°. Inne surowce okopowe, jak buraki cukrowe są rzadko używane w krajowym gorzelnictwie rolniczym.
Zboża, tzn. żyto, jęczmień, kukurydza, pszenica, ryż, zawierają przeciętnie 45-60* skrobi i cukrów fermentowanych, zatem są dobrym surowcem gorzelnianym. Do produkcji słodu gorzelniczego najczęściej stosuje się jęczmień oraz żyto - do produkcji wódek żytnich i starki. Kukurydza Jest również bar-dobrym surowcem, ale u nas mało wykorzystywanym. Inne surowce rolnicze, jak marchew, buraki ćwikłowe, rzepa, jabłka, śliwki, a nawet kasztany i żołędzie, przerabiane wyjątkowo, gdyż zawierają niewielkie ilości cukrów fermentowanych.
Melasa jest drugim po ziemniakach surowcem gorzelniczym. Jest przerabiana głównie w gorzelniach przemysłowych. Ze 100 kg melasy otrzymuje się około 30 dm3 spirytusu 100°. mają większego znaczenia. Fermentacji alkoholowej można również poddawać ługi pocelulozowe /posiarczynowe/, ale ze względu na wysoki koszt odpędu spirytusu wykorzystuje się je przede wszystkim do produkcji drożdży paszowych. W gorzelnictwie oprócz surowców węglowodanowych stosuje się surowce będące źródłem azotu i fosforu. Należą do nich siarczan amonowy, fosforany amonowe i potasowe oraz wodny roztwór superfosfatu i kwas fosforowy. Do zakwaszania zacierów lub brzeczek stosuje się najczęściej kwas siarkowy
23.PAROWANIE SUROWCÓW SKROBIOWYCH W GORZELNICTWIE
Celem parowania jest skleikowanie surowców skrobiowych przeprowadzenie ich w stan płynny, tzw. rozpławienie.
Surowce skrobiowe parują pod ciśnieniem O,5 MPa, co odpowiada temperaturze 151°C. Parowanie polega nie tylko na działaniu wysokiej temperatury, ale również na mechanicznym działaniu wysokiego ciśnienia, którego gwałtowny spadek powoduje, że woda zawarta w komórkach rozrywa tkanki uwalniając ich zawartość. Parowanie odbywa się w specjalnych parnikach zbudowanych z grubej blachy. Mają one kształt stożka lub cylindryczno-stożkowy oraz doprowadzenie pary od góry i od dołu.
Parowanie np. ziemniaków, rozpoczyna się od ogrzania parą górną, która skrapla się na zimnych ziemniakach. Z czasem z ziemniaków zaczyna wypływać sok komórkowy, który spływa wraz ze skroplinami. Następnie całą zawartość parnika ogrzewa się aż do momentu gdy wydobywa się z niego czysta para. Wówczas zamyka się zawór skroplin i pary górnej, a otwiera szeroko zawór pary dolnej, aby ciśnienie wzrosło szybko. Dobrze uparowane ziemniaki mają konsystencję płynną, bez grudek, barwę jasnobrązową.
Zboże paruje się lepiej w parnikach z mieszadłami. Można stosować parowanie metodą ciągłą. W USA firma Seagram stosuje ciągłe parowanie zbóż w ten sposób, że mąkę miesza się z wodą i podgrzewa parą do 180°C. Mieszanina ta przechodzi przez system rur i następuje całkowite skiełkowanie skrobi Po skiełkowaniu skrobi podczas parowania należy ją scukrzyć, gdyż drożdże fermentują tylko cukry proste lub dwucukry. Skrobię można scukrzyć w sposób czysto chemiczny, przez hydrolizę za pomocą kwasów, lub biochemiczny dzięki zastosowaniu enzymów słodu lub enzymów drobnoustrojów.
24. ZACIERANIE SUROWCÓW W GORZELNIACH ROLNICZYCH
Przebieg procesu zacierania zależy od zachowania optymalnych warunków działania enzymów amylolitycznych słodu. Optymalna temperatura działania tych enzymów w obecności w zacierze cukrów dekstryn i peptonów wynosi 60-62°C, optymalne zaś pH = 4,6 - 5,6. Zacieranie prowadzi się w umieszczonej zazwyczaj poniżej parnika kadzi zaciernej wyposażonej w mieszadło oraz elementy chłodzące. Gęstość zacieru kontroluje się za pomocą areometru Ballinga
Zacieranie, podobnie jak parowanie, może być prowadzone w sposób ciągły. Uparowaną masę pompuje się do zbiornika, w którym pozostaje pod niewielkim ciśnieniem . Następnie chłodzi się ją w przeponowym wymieniaczu ciepła i łączy się z mleczkiem słodowym, spływającym w sposób ciągły z dozownika. Stosuje się tu scukrzanie I stopnia, a następnie II stopnia, aż do całkowitej hydrolizy.
Zacieranie metoda Amylo - zacieranie z użyciem enzymów pochodzenia mikrobiologicznego jest stosowane od wieków na Dalekim Wschodzie do wyrobu napojów alkoholowych z ryżu /metoda "amylo"/. Do scukrzenia skrobi wykorzystuje się specjalne gatunki pleśni, wytwarzające enzymy amylolityczne. Gorzelnie, w których stosuje się tę metodę muszą być wyposażone w specjalne kadzie zacierno fermentacyjne, o pojemności około 100 m3, oraz dwa parniki ,śrutowane ziarno moczy się w gorącej wodzie z dodatkiem kwasu solnego, ogrzewa całość do temperatury 60°C i pozostawia na 1,5 godz. W celu lepszego skleikowania skrobi stosuje się parowanie dwustopniowe; początkowo, następnie parowaną masę przepuszcza się do parnika większego, w którym panuje niższe ciśnienie. Szybka zmiana ciśnienia powoduje rozerwanie komórek i uwolnienie ziaren skrobi, która łatwiej ulega skiełkowaniu. Uparowaną masę przetłacza się do kadzi zacierno-fermentacyjnej, chłodzi, posiewa czystą kulturą konidii pleśni, np. Mucor delamar i jednocześnie intensywnie napowietrza zacier. Rozwijająca się grzybnia wytwarza enzymy amylolityczne, które powodują scukrzanie skrobi zbożowej. Po scukrzeniu zacieru obniża się temperaturę i dodaje drożdże gorzelnicze.
Zaletą metody "amylo" jest wyższy stopień scukrzenia skrobi, a tym samym wyższa wydajność alkoholu /do 66 dm3 100° spirytusu ze 100 kg skrobi/ aniżeli przy stosowaniu słodu.
Wadą jest długi czas trwania procesu zacierno-fermentacyjnego oraz konieczność napowietrzania roztworu, co podwyższa koszty inwestycyjne.
Metoda "amylo" nie nadaje się do scukrzania zacierów ziemniaczanych
25. NOWOCZESNE METODY PAROWANIA I ZACIERANIA.
Duże możliwości zastosowania ma opracowana ostatnio metoda ciągłego parowania i zacierania z użyciem termostabilnej alfa -amylazy bakteryjnej Termamyl. Surowiec skrobiowy zaciera się z taką ilością wody, aby uzyskać roztwór o stężeniu 30% suchej masy, utrzymując temperaturę max. 60°C i nie dopuścić do kiełkowania skrobi. Zacier z kadzi zaciernej spływa do kadzi upłynniającej, do której wprowadzana jest para i preparat enzymatyczny w takich ilościach, aby utrzymać temperaturę na poziomie 85°C i odpowiednią lepkość zacieru. Cząsteczki skrobi, które nie uległy skleikowaniu w temp 85°C, zostają rozpuszczone podczas gotowania dyszowego , a ostatecznie w kadzi. W porównaniu z parowaniem tradycyjnym metoda ta pozwala na kilkakrotne zmniejszenie energii niezbędnej do parowania surowców skrobiowych.
26. FERMENTACJA ZACIERU W GORZELNIACH ROLNICZYCH
Teoria fermentacji. Głównym produktem otrzymywanym w procesie fermentacji w gorzelniach jest alkohol etylowy. Według uproszczonego wzoru Gay-Lussaca z jednej cząsteczki heksozy otrzymuje się dwie cząsteczki etanolu i dwie cząsteczki dwutlenku węgla.
Przebieg fermentacji. Scukrzony zacier po wymieszaniu z drożdżami w kadzi zaciernej zostaje przepompowany do jednej z kadzi fermentacyjnych umieszczonych w fermentowni.
Zafermentowanie, w którym drożdże intensywnie się rozmnażają; maltoza jest rozkładana do glukozy, a na powierzchni naczynia zaczyna się tworzyć piana. Faza ta trwa od kilkunastu do 20 godzin, zależnie od wprowadzonej ilości drożdży nastawnych.
Fermentacja główna. Cechuje ją gwałtowne falowanie i kipienie całego zacieru wskutek intensywnego wydzielania się CO2. Temperatura roztworu wzrasta znacznie, należy więc stosować chłodzenie, aby nie przekroczyła 32°C. Spadek ekstraktu wynosi a czas trwania 12-18 godzin. W tym czasie zostaje zużyty wolny cukier.
Dofermentowanie. W tej fazie piana zaczyna opadać i zacieru nie należy już chłodzić. W czasie dofermentowania najważniejszym procesem jest fermentacja tzw. dekstryn granicznych, które są rozkładane przez enzymy i fermentowane na alkohol oraz CO2. W tym czasie przerabiany jest natychmiast powstający w wyniku działania enzymów amylolitycznych cukier. Okres ten zależy od ilości i aktywności znajdujących się w enzymów. Dofermentowanie trwa zwykle około 30 godzin Przeciętny czas fermentacji w gorzelniach rolniczych wynosi 3 doby.
27. GORZELNICTWO PRZEMYSŁOWE - METODY FERMENTACJI
Gorzelniami przemysłowymi nazywamy zakłady przerabiające głównie melasę i produkujące duże ilości spirytusu, np. do kilkudziesięciu tysięcy dm3 spirytusu na dobę.
Przerób melasy na spirytus różni się od przerobu surowo skrobiowych, gdyż melasa zawiera dwucukier - sacharozę, który jest fermentowana przez drożdże, a zatem zaciery melasowe nie muszą być scukrzane. Brzeczkę melasową sporządza się w ten sposób, że melasę rozcieńcza się wodą, uzupełnia substancjami amonowymi i fosforowymi oraz zakwasza kwasem siarkowym.
Fermentację alkoholową prowadzi się w kadziach wyposażonych w urządzenia chłodzące. Z kadzi spuszcza się brzeczkę z namnożonymi drożdżami, a następnie w sposób okresowy lub ciągły doprowadza się do kadzi melasę nie sterylizowaną. Czas głównej fermentacji wynosi około 36 godzin.
Stosuje się dwa sposoby fermentacji ciągłej: jednopotokowy i dwupotokowy. Określenia pochodzą stąd, że w fermentacji dwupotokowej stosuje się dwa odrębne strumienie brzeczki melasowej. jeden o niższej gęstości jest kierowany do kadzi drożdżowych, a drugi o wyższej gęstości do kadzi fermentacyjnych. W fermentacji jednopotokowej stosuje się natomiast jeden strumień brzeczki, który po przejściu przez kadzie drożdżowe zostaje skierowany do kadzi fermentacyjnych.
W skład ciągu fermentacyjnego wchodzą oprócz propagatorów, dwie kadzie drożdżowe oraz osiem kadzi fermentacyjnych. Szybkość dopływu brzeczki jest tak regulowana, aby po jej przejściu przez wszystkie kadzie nastąpiło pełne odfermentowanie cukru. Czas przejścia brzeczki z pierwszej do ostatniej kadzi wynosi około 24 godzin.
Ciągła fermentacja alkoholowa może być prowadzona bez przerwy przez dowolnie długi czas.
28. ODPĘD SPIRYTUSU W GORZELNIACH ROLNICZYCH
W przemyśle spirytusowym odpędem nazywa się proces polegający na oddzieleniu z odfermentowanej brzeczki /zacieru/ alkoholu etylowego wraz z zawartymi w nim lotnymi zanieczyszczeniami. W wyniku odpędu uzyskuje się spirytus surowy /surówkę/ zawierający około 90% etanolu, wodę oraz inne zanieczyszczenia. Wydzielanie spirytusu z odfermentowanej brzeczki następuje podczas wielokrotnej destylacji. W czasie ogrzewania roztworu wodno-alkoholowego alkohol etylowy, którego temp. wrzenia wynosi 78,32 C, będzie szybciej przechodził w stan pary aniżeli woda.
Uruchomienie aparatu odpędowego rozpoczyna się od napełnienia półek kolumny zacierowej odfermentowanym zacierem. Wpuszcza się parę do kociołka tej kolumny. Pary przechodzą do kolumny spirytusowej. Tam się skraplają i wracają na kolumny jako flegma. W deflegmatorze skrapla się para. Zmniejsza się potem chłodzenie i w kloszu pojawia się spirytus. Następnie włącza się pompę która podaje zacier na najwyższą półkę kolumny zacierowej. Zacier przelewa się w dół osiągając postać wywaru. Pary spirytusowe przechodzą do kolumny spirytusowej, gdzie ulegają wzbogaceniu na kolejnych półkach. Pary nie skroplone przechodzą do chłodnicy w której są skraplane i odbierane w postaci spirytusu surowego.
29. BUDOWA I RODZAJE APARATÓW ODPĘDOWYCH
Proces odpędu alkoholu z brzeczki prowadzi się w aparatach odpędowych wyposażonych w kilkanaście lub kilkadziesiąt półek i każda działa jako odrębne naczynie destylacyjne.
Rozróżnia się dwa zasadnicze typy aparatów odpędowych: jednokolumnowe i dwukolumnowe. Aparaty te składają się z czterech podstawowych części: kolumny zacierowej /odpędowej/, kolumny spirytusowej wzmacniającej/, deflegmatora i chłodnicy. Aparaty różnią się tym, że w jednokolumnowym kolumna spirytusowa jest ustawiona nad kolumną zacierową, a w dwukolumnowym obok kolumny zacierowej.
Kolumny aparatów odpędowych mają kształt walca i są wykonane z blachy miedziowej lub stalowej . W odległości co 30-50 cm znajdują się półki. Kolumna zacierowa ma zazwyczaj 11-20 półek, a kolumna spirytusowa 20-30 półek. Dolną część kolumny stanowi kociołek z bełkotką do której jest doprowadzona para grzejna. W kolumnach zacierowych są stosowane na ogól półki kołpakowe, a w kolumnach spirytusowych półki sitowe lub wielokołpakowe, które mają kilka lub kilkanaście odpowiednio mniejszych kołpaków.
Deflegmatory służą do skraplania części par wychodzących z kolumny i zawracania ich na półki kolumny. Ciecz ta nazywa się flegmą. W kolumnach spirytusowych stosuje deflegmatory rurkowe, płaszczowowo-wężownicowe oraz skrzynkowe.
Chłodnice mogą mieć różną budowę. Najbardziej rozpowszechnione są chłodnice typu rurkowego, czynnikiem chłodzącym jest woda, podczas gdy w deflegmatorach może być zacier lub brzeczka.
30. ODPĘD I REKTYFIKACJA SPIRYTUSU W GORZELNIACH PRZEMYSŁOWYCH
Aparaty odpędowo-rektyfikacyjne stosowane w gorzelniach przemysłowych składają się z dwóch kolumn: zacierowej i rektyfikacyjnej lub z trzech kolumn zacierowej, epiuracyjnej i rektyfikacyjnej.
Surówkę przeznaczoną do rektyfikacji rozcieńcza się wodą do stężenia około 50-60% i oczyszcza wstępnie za pomocą wodorotlenku sodu oraz nadmanganianu potasu. Wolne kwasy zawarte w spirytusie tworzą wtedy sole, które nie są lotne (pozostają), a estry ulegają zmydleniu, Jednocześnie tworzy się alkohol i sole kwasów. Nadmanganian potasu w środowisku alkalicznym powoduje utlenienie niektórych związków, głównie aldehydów do kwasów, które w obecności zasady przechodzą w sole.
Zasada dodana w nadmiarze mogą wpływać ujemnie na jakość spirytusu, dlatego jej dawki ustala się
laboratoryjnie, tzn. zgodnie z zawartością kwasów i estrów, a nadmanganian na podstawie próby, w której określoną ilość nadmanganianu miareczkuje się badanym spirytusem.
31. REKTYFIKACJA SPIRYTUSU SUROWEGO
Spirytus surowy może być oczyszczany za pomocą wymieniaczy jonowych. Oczyszczoną wstępnie surówkę przetłacza się przez filtr płócienny i podgrzewacz do środkowej części kolumny epiuracyjnej. Zanieczyszczenia zbierają się w górnej części kolumny i skraplane są w deflegmatorze. Niewielka ich część przechodzi do skraplacza, z którego odbierana jest jako frakcja uboczna . Płyn spirytusowy spływa w dół i kierowany jest do kolumny rektyfikacyjnej. Kolumna ta jest ogrzewana parą wodną. Zgodnie z zasadami rektyfikacji moc spirytusu na dolnych półkach jest coraz niższa, a na górnych coraz wyższa, spirytus następnie trzeba jeszcze uwolnić od zanieczyszczeń zwanych fuzlami.
32. PRODUKCJA SPIRYTUSU BEZWODNEGO I DENATURATU
Spirytus bezwodny zawiera ponad 99.7% alkoholu etylowego. Otrzymywany jest ze spirytusów surowych w procesie rektyfikacji i odwadniania. Spirytus ten jest cieczą bezbarwną, przezroczystą i bez zanieczyszczeń mechanicznych.
W wyniku rektyfikacji rozcieńczonych roztworów wodnych otrzymuje się alkohol etylowy o składzie odpowiadającym składowi azeotropu etanol-woda. Roztwór wrze w temp. 78,17 C i jako mieszanina azeotropowa oddaje pary o tym samym składzie. Chcąc usunąć resztki wody z etanolu, należy stosować metody bardziej skomplikowane rektyfikacja pod stałym ciśnieniem.
Opracowano wiele metod otrzymywania spirytusu bezwodnego ze spirytusu surowego lub rektyfikatu:
-destylacja znad środków higroskopijnych (potaż, wapno, gips)
-destylacja azeotropowa
-destylacja pod zmniejszonym ciśnieniem (próżniowa)
-permeacja (ewaporacja)
-sita molekularne
Najbardziej rozpowszechniona jest destylacja azeotropowa. Jest to metoda uniwersalna, gdyż może być stosowana zarówno do spirytusu oczyszczonego, jak i do surówki, a nawet brzeczki (metoda żyrardowska). Metoda ta polega na dodaniu do spirytusu takiego związku, który w czasie destylacji tworzy z wodą mieszaninę azeotropową o znacznie większej lotności niż spirytus. W ten sposób woda jest usuwana ze spirytusu, a produkt odwodniony zbiera się u dołu kolumny odwadniającej.
Czynnikami azeotropowymi mogą być : heptan, oktan, benzen, toluen, cykloheksan, octan etylu i inne. W Polsce stosuje się prawie wyłącznie cykloheksan.
Denaturat jest to spirytus do celów niekonsumpcyjnych sprzedawany w stanie skażonym. Skażenie polega na dodaniu składników zmieniających smak, zapach i zabarwienie.
Rozróżnia się 2 rodzaje środków skażających: ogólne (nie podawany) i specjalne środki skażające ( benzen, aceton, terpentyna, zasady pirydynowe, eter, jod). Wybór zależy od przeznaczenia spirytusu.
Do produkcji denaturatu używa się najgorszych gatunków spirytusu oraz wszelkiego rodzaju zlewek i wyparów. Spirytus rozcieńcza się wodą, dodaje się środek skażający, zabarwia fioletem krystalicznym, filtruje się go i rozlewa.
33. PRODUKCJA WÓDEK CZYSTYCH I GATUNKOWYCH.
Wódki czyste produkuje się ze spirytusu rektyfikowanego i wody. W zależności od gatunku spirytusu oraz rodzaju wody rozróżnia się cztery rodzaje wódek czystych: czysta zwykła, czysta wyborowa, luksusowa i wyborowa specjalna. Spirytus jest mieszany z określoną ilością wody, tak aby moc miałą odpowiednio 40 lub 45%. Płyn ten kieruje się poprzez filtr tkaninowy do baterii filtrów węglowych, wypełnionych węglem drzewnym, najlepiej z drewna brzozowego. Absorbuje się tam duża ilość zanieczyszczeń, ujemnie wpływających na smak i zapach wódki. Z filtrów węglowych wódka spływa do filtrów żwirowych, których warstwa filtracyjna składa się ze żwiru kwarcowego, masy celulozowej, tkaniny bawełnianej, ligniny i waty. Po przejściu przez filtr wódka spływa do zbiornika wyrównującego w którym ustala się końcową moc.
Wódki gatunkowe przygotowuje się ze spirytusu rektyfikowanego i wody oraz składników zapachowo- smakowych. Proces technologiczny produkcji tych wódek obejmuje:
1/ przygotowanie półproduktów /soków, nalewów, destylatów)
2/ mieszanie określonych składników wódek,
3/ leżakowanie,
4/ rozlew.
Soki stosuje się do produkcji wódek i likierów owocowych. Otrzymuje się je drogą tłoczenia owoców i utrwalania przez dodatek cukru. Soki można też utrwalać przez dodanie około 20% spirytusu. Noszą one wtedy nazwę morsów. Niektóre wytwórnie nie mają tłoczni owoców, lecz kupują gotowe słodzone lub morsowe soki z zakładów owocowo-warzywnych.
Nalewy otrzymuje się przez zalanie owoców świeżych, suszonych, ziół lub korzeni określoną ilością spirytusu o mocy 40-85%. Aby lepiej wyekstrahować substancje zapachowo-smakowych stosuje się dwukrotne zalewanie tych surowców
Destylaty otrzymuje się w ten sposób, że porcję surowca ładuje się do kotła aparatu odpędowego, zalewa spirytusem i destyluje. W czasie destylacji substancje aromatyczne surowca utleniają wraz z parą wodną oraz alkoholową i są odbierane po ich skropleniu. Najlepszy produkt otrzymuje się zwykle na początku destylacji np. skórka pomarańczowa, ale niekiedy na końcu np. w destylatach kakaowych.
Zestawianie wódek odbywa się w mieszalnikach. Po dokładnym wymieszaniu gotowy zestaw kieruje się do leżakowni gdzie wódka przebywa w drewnianych kadziach od kilku tygodni do kilku miesięcy. Wódka nabiera w tym czasie smaku i zapachu.
34. SUROWCE PRZEMYSŁU DROŻDŻOWEGO
MELASA podstawowy surowiec w produkcji drożdży piekarskich jest źródłem węgla, a także azotu, biostymulatorów i mikroelementów. Melasa powinna też zawierać biostymulatory a przede wszystkim kwas pantotenowy, mezoinozyt i biotynę Melasa zawiera również składniki ujemnie wpływające na drożdże. Są to zanieczyszczenia mechaniczne, koloidy, huminowe, produkty karmelizacji cukru i drobnoustroje. Z tego względu przed sporządzeniem brzeczki poddaje się ją sterylizacji i klarowaniu.
W czasie klarowania ulegają koagulacji pektyny oraz niektóre substancje barwne i białkowe.
Sterylizację i klarowanie melasy prowadzi się w sposób okresowy lub ciągły.
Wywar melasowy jest produktem odpadowym przemysłu gorzelniczego, zawiera 8-10% suchej masy, w tym około 30% stanowią związki nieorganiczne /popiół/ i 70% związki organiczne. Z jednego m3 wywaru można otrzymać od 13 do 18 kg drożdży suszonych. Wywar jest nie tylko źródłem węgla, ale częściowo równiej związków azotowych i mikroelementów.
Ługi posiarczynowe /posulfitowe/ stanowią produkt odpadkowy przemysłu celulozowo-papierniczego, powstający w procesie gotowania drewna w roztworze siarczynu wapnia i kwasu siarkowego. Z tego względu ługi służą przede wszystkim do produkcji drożdży paszowych, gdyż produkcja spirytusu lub drożdży piekarskich jest mniej opłacalna.
Serwatka jest produktem ubocznym przemysłu mleczarskiego, zawiera sole mineralne, aminokwasy i biostymulatory. Jest bardzo dobrym surowcem do produkcji drożdży paszowych
Surowce niekonwencjonalne - węglowodory gazowe i ciekłe, alkohole syntetyczne, odpady węglowodanowe.
węglowodory parafinowe - produkt otrzymywany z ropy naftowej stanowią dla niektórych odmian drożdży źródło węgla do budowy masy komórkowej.
alkohole syntetyczne - metanol i etanol mogą również być źródłem węgla do hodowli drożdży.
Woda zużywana do rozcieńczania melasy, płukania mleczka drożdżowego i rozcieńczania brzeczki /woda technologiczna/ powinna mieć te same cechy, które ma woda do picia. Nie powinna zawierać związków organicznych i produktów ich rozkładu, a zawartość żelaza i manganu nie powinna przekraczać 5 mg/dm , gdyż wówczas ciemnieją drożdże. Woda ma stanowić źródło pierwiastków. niezbędnych do wzrost drożdży. takich jak wapń, potas, magnez i inne. W razie ich braku w należy je uzupełniać dodatkiem odpowiedniej soli. Woda techniczna nie powinna również zawierać drobnoustrojów
Powietrze doprowadzane do brzeczki jest dla drożdży źródłem tlenu, a zatem powinno być czyste pod względem mikrobiologicznym i nie zawierać szkodliwych gazów, dlatego przed wprowadzeniem do kadzi powietrze jest dokładnie czyszczone na filtrach olejowych, a następnie wyjaławiane na filtrach mikrobiologicznych.
35. PODSTAWY TEORETYCZNE PRODUKCJI DROŻDŻY PIEKARSKICH
Jako drożdże piekarskie stosuje się wybrane rasy z Saccharomyces cerevisiae o dużej zdolności fermentowania cukrów zatem i zdolności spulchniania ciasta.
W czasie hodowli drożdży piekarskich na roztworach cukrowych zachodzą powiązane procesy fermentacji alkoholowej i procesy przyrostu biomasy komórkowej drożdży. W warunkach beztlenowych cukry ulegają fermentacji, Powstający w cyklu EMP w obecności tlenu kwas pirogronowy ulega dalszym przemianom, poprzez cykl kwasów trójkarboksylowych do aminokwasów. Gdy brakuje tlenu dominuje przemiana cukru na alkohol przy nieznacznym przyroście biomasy W razie niewystarczającej ilości tlenu w środowisku zachodzą, w różnej mierze procesy tworzenia etanolu i przyrostu biomasy. W warunkach tlenowych natomiast prawie cała ilość cukru zostaje zużyta na wytworzenie biomasy i min ilości alkoholu.
Aby uzyskać większą ilość energii potrzebnej do intensywnego wzrostu masy komórkowej, należy zapewnić w czasie hodowli odpowiednią ilość tlenu, gdyż występuje wtedy proces oddychania, a zahamowaniu ulega proces fermentacji.
Aby hodowla była optymalnie prowadzona należy ją intensywnie napowietrzać przy jednoczesnym utrzymaniu niskiego stężenie cukrów w brzeczce, co uzyskuje się w wyniku stopniowego wprowadzania , czyli dozowania pożywki węglowej i azotowej.
Metody hodowli: dopływowopowietrzna /klasyczna/, dopływowopowietrzna w brzeczkach melasowych o wyższym tężeniu, hodowla półciągłej i metoda skojarzona produkcji drożdży i spirytusu wkomax".
36.PRODUKCJA DROŻDŻY PIEKARSKĄ METODĄ KLASYCZNĄ
Polega na dopływie do kadzi fermentacyjnej brzeczki melasowej oraz soli azotowych i fosforanowych w ilościach zależnych od szybkości ich zużywania w każdym okresie fermentacji przy ciągłym, intensywnym napowietrzaniu brzeczki. Jest to metoda okresowa polegająca na stopniowym rozmnażaniu drożdży w kolejnych stadiach hodowli, od czystej kultury aż do otrzymania drożdży handlowych. W każdym stadium stosuje się odpowiednie warunki i odpowiedni czas hodowli.
37. PRODUKCJA DROŻDŻY PIEKARSKICH W BRZECZKACH MELASOWYCH O WYŻSZYM STĘŻENIU
Nie różni się w zasadzie od metody klasycznej. Inne są tylko niektóre parametry procesu, a mianowicie rozcieńczenie końcowe melasy czas fermentacji, gęstość brzeczki, i intensywność napowietrzania. Zasadniczym warunkiem umożliwiającym hodowlę drożdży w brzeczkach o wyższym stężeniu jest zastosowanie wysokosprawnych systemów napowietrzających oraz sposób dozowania pożywki melasowej.
Stosuje się automatyczną regulację dopływu pożywki zależnie od możliwości przerobowych drożdży i stężenia alkoholu w środowisku hodowlanym. Do regulacji używa się najczęściej agregat analizująco-rejestrująco-regulujący, tzw. Autoxymax, który steruje dopływem melasy zgodnie z zawartością par etanolu w gazach wylotowych z fermentora. Agregat ten zasysa gazy odlotowe z kadzi drożdżowej, skrapla je i następnie podgrzewa do wrzenia. Temperatura wrzenia jest mierzona przez termoelement i porównywana z temperaturą wrzenia cieczy nie zawierającej alkoholu. Gdy zawartośc alkoholu w gazach odlotowych jest wyższa od wartości na regulatorze to zawór zostaje przymknięty i odwrotnie wtedy dopływ melasy zostaje zwiększony.
Proces hodowli drożdży w brzeczkach o wyższym stężeniu, ze względu na mniejszą ilość wody stosowanej do rozcieńczania może być hamowany z powodu niedoboru magnezu w brzeczce. Niedobór ten uzupełnia się dodatkiem określonych ilości siarczanu magnezu. Zwiększenie stężenia melasy w brzeczce może również spowodować zwiększenie zawartości inhibitorów hamujących rozwój drożdży.
Hodowla drożdży w brzeczkach melasowych o wyższym stężeniu ma wiele zalet, przede wszystkim większą produktywność mniejsze zużycie powietrza oraz energii elektrycznej, a także mniejsze zużycie wody i tym samym zmniejszenie ilości uciążliwych ścieków. Hodowlę drożdży tą metodą prowadzi się w bardzo sprawnymi systemach napowietrzających, najczęściej tzw. dyspregatorach Vogelbuscha.
38.PRODUKCJA DROŻDŻY PIEKARSKICH METODĄ PÓŁCIĄGŁĄ I SKOJARZONĄ ??
Prowadzona jest w czterech kadziach. Rozmnażanie drożdży i przygotowanie pożywek przebiega podobnie jak w metodzie okresowej w propagatorach oraz kadziach fermentacyjnych. Otrzymane drożdże II generacji oddziela się i kieruje do prasy filtracyjnej.
Po 4 godzinach połowę fermentującej brzeczki przepuszcza się do kadzi a w kadzi prowadzi się dalej hodowlę. W tej metodzie dozowanie pożywek przebiega odmiennie w poszczególnych kadziach.
METODA SKOJARZENIOWA polega na hodowli drożdży zarodowych do II generacji łącznie w warunkach fermentacji alkoholowej, a następnie na oddzieleniu etanolu i rozmnażaniu drożdży przy intensywnym napowietrzaniu w stężonych brzeczkach na stężonych brzeczkach melasowych. Po zastosowaniu tej metody otrzymuje się oprócz dobrych drożdży piekarskich, znaczne ilości spirytusu
39. OTRZYMYWANIE DROŻDŻY PRASOWANYCH I SUSZONYCH
Skończonej fermentacji brzeczka drożdżowa jest kierowana do wirówki w których mleczko jest oddzielane w układzie szeregowym. Odwirowane mleczko ponownie rozcieńczone wodą przesyła się na trzecią wirówkę, mleczko dalej jest chłodzone na wymiennikach płytowych i przesyłane do zbiorników mleczka drożdżowego. Odwodnione drożdże są formowane i pakowane w kostki najczęściej 0,5 kg na automatycznych pakowarkach. Drożdże formowane przechowuje się w chłodni w temperaturze 2-4°C.Drożdże piekarskie prasowane dobrej jakości powinny wykazywać trwałość termostatową w 35°C powyżej 180 godzin oraz łączny czas podnoszenia ciasta Ich suszenie do wilgotności 7-8%. Siłę pędną drożdży zachowuje się dzięki ich suszeniu w różnego typu suszarkach w temperaturze do 40°C. Drożdże prasowane kieruje się wówczas do rozdrabniacza pracującego podobnie jak maszynka do mięsa. Utworzone "makaroniki” są kierowane do suszarni tunelowej lub wielotaśmowej, gdzie przechodzą powoli przez poszczególne taśmy tracąc stopniowo wodę. Drożdże przebywają w suszarni około 5 godzin. Następnie za pomocą przenośników przechodzą one do pakowni, gdzie pakuje się je w worki lub torebki z wkładką zabezpieczającą przed wilgocią.
40. PRODUKCJA DRORŻDŻY PASZOWYCH Z RÓŻNYCH SUROWCÓW
Do produkcji drożdży paszowych wykorzystuje się drożdże nie zarodnikujące rodzaju Candida, Torula i Monilia. Drożdże te odznaczają się zdolnością do szybkiego rozmnażania na ubogich pożywkach, nie tylko na heksozach, lecz również innych cukrach, kwasach organicznych, alkoholach, aminokwasach itp. maja one zdolności syntetyzowania enzymów i witamin z prostych związków. Białko drożdży ma wartość pośrednią między białkiem zwierzęcym i roślinnym, dlatego drożdże paszowe mają duże znaczenie jako źródło pokrycia deficytu białkowego nie tylko dla zwierząt, ale również dla ludzi.
Drożdże paszowe hoduje się na pożywkach o mniejszej gęstości aniżeli drożdże rodzaju Saccharomyces. Pożywkę do kadzi doprowadza się w sposób okresowy. Po napełnieniu kadzi zaczyna się odbierać brzeczkę. Otrzymana brzeczka kierowana jest do wirówki. Tam oddziela się ją od drożdży. Następnie drożdże poddane zostają suszeniu i rozdrabnianiu, na końcu pakowane w worki papierowe z wkładką bitumiczną.
41.SUROWCE DO PRODUKCJI WINA
Podstawowym surowcem są winogrona. Są to jagody krzewu winnego-zastosowanie znajduje jedynie gatunek Vitis Vinifera. Jagody winogron tego gatunku są mniejsze od tradycyjnych i maja cieńszą skórkę. Zawierają 13-25% węglowodanów, 0,5-1% kwasów, niewielkie ilości błonnika, białka, tłuszcze, garbniki oraz sole mineralne.
Winogrona przemysłowe dzieli się na:
białe o barwie zielonkawej do złocistej
czerwone o barwie skorki granatowej do czarnej.
Do produkcji win owocowych stosuje się owoce inne niż winogrona. Owoce dzieli się na:
jagodowe - porzeczki, agrest, maliny, truskawki, agrest
ziarnkowe i pestkowe - jabłka, czereśnie, śliwki
owoce dziko rosnące - czarny bez, leśne maliny, jeżyny, dzika róża
Do przerobu na wino najbardziej odpowiednie są owoce o stosunkowo wysokiej zawartości cukrów, kw. org.,
garbników oraz barwników, oddające sok o możliwie dużej zawartości ekstraktu. Powinny być zdrowe, nieuszkodzone mechanicznie, nierobaczywe, świeże, jędrne i czyste.
W Polsce podstawowy surowiec win owocowych stanowią jabłka - wina lekkie, słodkie a także musujące.
Ważnym surowcem są również porzeczki (białe i czerwone, musza być dosładzane i rozcieńczane woda) i wiśnie ( ze względu na barwę, smak i zapach - wina jednorodne i mieszane). Maliny, jeżyny i truskawki wykorzystywane są głównie jako dodatki do win szczególnie deserowych.
Pozostałe surowce:
Drożdze- S.cerevisiae var.ellipsoideus. Odrozniamy drożdże szlachetne (wysokiego odfermentowania, nizszego, osmofilne, sulfitowe, zimne, szampańskie) i dzikie. W niektórych zakładach stosuje się drożdże suszone, bez namnażania.
Cukier - sacharoze stosuje się do dosładzania moszczy lub win deserowych.
Miód pszczeli - do produkcji miodów pitnych, napojów winopochodnych i winopodobnych. Konsumpcyjne i przemysłowe(ciemna barwa): wrzosowy, lipowy, wielokwiatowy.
Karmel - produkt rozkładu sacharozy w temp.110-190st,do barwienia niektórych win.
Woda technologiczna - do rozcieńczania kwaśnych moszczów, do produkcji napojów winopodobnych.
Kwasy spożywcze - w niewielkim zakresie w celu dokwaszania nastawu winiarskiego,gdy kwasowość jest zbyt niska, stosuje się kwas winowy lub cytrynowy.
Alkohol etylowy - do zwiększenia mocy (alkoholizowania) win owocowych.
Dwutlenek siarki - do konserwowania moszczów w postaci gazowej.
42.OTRZYMYWANIE MOSZCZU
Owoce myje się w temp poniżej 15 st w przeciwpradzie. Nastepnie poddaje się je przerabianiu celem oddzielenia zanieczyszczeń obcych oraz owoców nie nadających się do dalszej obróbki (nadgnitych, chorych). Rozdrabnianie celem uzyskania moszczu prowadzi się w rożnych rozdrabniaczach. Stopień rozdrobnienia powinien być taki, aby nastąpiło rozerwanie ścian komórkowych oraz wytworzenie w miazdze kanalików uniemożliwiających wypłyniecie soku. Celem zwiększenia wydajności soku stosuje się obróbkę enzymatyczna miazgi. Rozdrobniona miazgę podaje się tłoczeniu w prasach warstwowych, koszowych lub taśmowych. Wydajność tłoczenia wynosi 70-80% a czas 60-90 minut. Po wytłoczeniu soku usuwa się z niego większe cząstki stale i zawiesiny (wirówki). Otrzymany moszcz kieruje się do działu fermentacji.
43.PRZYGOTOWANIE NASTAWU I FERMENTACJA
Przygotowanie nastawu polega na wymieszaniu niezbednych składników i wprowadzeniu mieszaniny do zbiornika fermentacyjnego. Nastaw przygotowuje się w kadzi nastawczej-wprowadza się moszcz, cukier, pożywkę i drożdże oraz wodę i miesza się. Nastaw powinien mieć temp. 15-18st. Następnie przepompowuje się nastaw do zbiorników fermentacyjnych, w których poddawany jest fermentacji alkoholowej (metalowe zbiorniki zamknięte wykonane ze stali kwasoodpornej).
Wyróżniamy fazy:
zafermentowania (intensywne rozmnażanie drożdży),
fermentacja główna (burzliwa-cukier przetwarza się na alkohol i CO2)
dofermentowanie (fermentacja cicha).
Obniżenie temp spowalnia proces fermentacji, pozwala jednak na wytworzenie większej ilości alkoholu. Po przefermentowaniu cukru fermentacja ustaje i młode wino zaczyna się klarować. Obciąg powinno się przeprowadzać w miarę szybko, gdyż drożdże ulegają autolizie i nadają winom niekorzystny posmak.
44.LEZAKOWANIE I KUPAŻOWANIE WINA
Leżakowanie polega na pozostawieniu wina w spokoju na kilka miesięcy do kilku lat, w zależności od typu wina. Zachodzą wówczas procesy dojrzewania i stabilizacji. W wyniku leżakowania powstaje bukiet wina i wytrącają się resztki osadów, co powoduje samoczynne klarowanie się wina. Wytwarzanie bukietu następuje w wyniku jego powolnego utleniania, dlatego najlepsze warunki dojrzewania wino ma w drewnianych beczkach. Celem leżakowania jest uzyskanie klarownego, stabilnego wina, nie wytrącającego osadu w butelce. Stabilizacje prowadzi się przez klarowanie dozwolonymi środkami, filtracje, pasteryzacje, stabilizacje termiczna.
Kupażowanie to mieszanie różnych win o wzajemnie uzupełniających się cechach w celu poprawy jego barwy, smaku lub zapachu. Rozróżnia się kupaż próbny, prowadzony w skali laboratoryjnej na próbkach wina oraz kupaż właściwy prowadzony w dużych objętościach wina. Prowadzi się je na kilka tygodni przed planowanych rozlewem. Proces kupażowania prowadzi się w zbiornikach wyposażonych w mieszadło mechaniczne.
45.UTRWALANIE I ROZLEW WINA
Wino przeznaczone do rozlewu wymaga zwykle pasteryzacji przepływowej w temperaturze 90-95 st oraz filtracji końcowej z użyciem filtrów. Niekiedy stosuje się pasteryzowanie wina w butelkach, w pasteryzatorach wannowych lub komorowych. Rozlew prowadzi się w liniach rozlewniczych których skład wchodzą: myjki do butelek, rozlewaczki, kapslownice. korkownice, etykieciarki, urządzenia pakujące. Wydajność tych linii wynosi od kilku do kilkunastu tysięcy butelek na godzinę. Oprócz butelek szklanych mogą być stosowane inne opakowania, np. butelki z tworzyw, kartony, beczki.
Stosuje się 3 metody rozlewu:
- na gorąco,
na zimno
kombinowany.
Rozlew na gorąco prowadzi się w temperaturze 45-55st po ogrzaniu wina w wymiennikach ciepła. W rozlewie na zimno wino wyjaławia się przez filtracje wyjalawiajaca,rozlew kombinowany polega na podgrzaniu wina do temp 60-65st (70-80)a nast.schlodzeniu do 20st(45-50) i rozlewie.
46.RODZAJE WIN
- Wina gronowe białe (chardonnay,sauvignon blanc, riesling, czerwone (Merlot, Trollinger),rose.
- Wina alkoholizowane (17-24%obj.alkoholu (normalnie 8,5-16%).
- Wina musujące uzyskane przez wysycenie CO2 w wyniku wtórnej fermentacji alkoholowej.
- Wina aromatyzowane z dodatkiem zw.aromatycznych, gl. Przypraw ( piołun, tatarak, kolender, wanilia, cynamon). Wina klasyfikuje się ze wzgl. Na zawartość cukru: wytrawne, polwytr, polslodkie, słodkie, bardzo słodkie, likierowe. - Miody pitne -na poje typu wina otrzymane przez fermentuje brzeczki miodowej z dodatkiem chmielu i przypraw korzennych.
47. PRODUKCJA MIODÓW PITNYCH
Jest podobna do produkcji win owocowych. Podstawowym produktem jest miód pszczeli i w zależności od rozcieńczenia wodą mamy półtorak ( 1 obj. miodu i pół obj. wody), dwójniak(1:1), trójniak(1:2) czwórniak (1:3). Cześć wody można zastąpić sokiem owocowym - otrzymuje się wówczas miody owocowe. W zależności od sposobu przygotowania otrzymuje się miody pitne sycone (gotowane) i niesycone (rozcieńczane na zimno). Miody niesycone przygotowuje się przez zmieszanie na zimno miodu z woda lub wcześniej przygotowaną brzeczka z chmielem. Oprócz miodu płynnego (patoki) i wody oraz przypraw do nastawu dodaje się kw. cytrynowy i pożywkę dla drożdży. Drożdże namnaża się na brzeczce miodowej syconej. Niezafermentowanie brzeczki w ciągu 6 dni świadczy o złym przygotowaniu nastawu lub niodpowiednich warunkach. W miarę zmniejszania się ilości cukru tempo fermantacji spada i rozpoczyna się faza dofermentowania. Po fermentacji burzliwej miód ściąga się znad osadu i poddaje pasteryzacji i leżakowaniu ( w kuflach lub beczkach dębowych 5-18 st). Okres leżakowania to min 1 rok.
48. METODY FERMENTACJI KWASU CYTRYNOWEGO
Podłoża fermentacyjne do produkcji kwasu cytrynowego muszą zawierać składniki niezbędne do wzrostu pleśni Aspergillus niger i tworzenia przez nie kwasu cytrynowego, a przede wszystkim źródła węgla, azotu i fosforu oraz mikroelementów Wykorzystuje się raczej różne surowce zawierające wymienione cukry obok innych składników, często nieprzydatnych, a niekiedy nawet szkodliwych. Do takich podstawowych, tradycyjnie stosowanych do produkcji kwasu cy1 nowego, surowców należą melasa buraczana i trzcinowa.
Jako źródła azotu mogą być zarówno substancje organiczne /aminokwasy, Jak i nieorganiczne /sole amonowe i azotany/.
Fermentację cytrynową prowadzi się metodą powierzchnio-lub metodą wgłębną. W metodzie powierzchniowej rozwój pleśni i tworzenie kwasu cytrynowego odbywa się w płaskich tacach umieszczonych na wielokondygnacyjnych stelażach w odpowiednich komorach. W metod wgłębnej stosuje się fermentory z mieszadłami i systemem napowietrzającym, a rozwój grzybni i tworzenie kwasu cytrynowego zachodzi w całej masie roztworu.
Podłoże sterylizuje się w temperaturze około 110-120°C przez około 0,5-1 godziny i przetłacza do komory fermentacyjnej. Komory fermentacyjne są wyposażone w tace aluminium lub stali kwasoodpornej umieszczone Jedna nad drugą.
Brzeczkę po sterylizacji chłodli się do temperatury fermentacji, tzru 30-32°C i przy ciągłym mieszaniu oraz napowietrzaniu wprowadza inokolum pleśni Aspergillus niger Pod koniec okresu fermentacji /5-8 dni/ szybkość tworzenia kwasu maleje wskutek wyczerpania się cukru w brzeczce Ze względu na szybkie zużywanie tlenu przez grzybnię konieczne Jest ciągłe mieszanie i napowietrzanie roztworu, Po zakończeniu fermentacji roztwór w fermentorze ogrzewa się do temperatury 60-70°C i kieruje na obrotowo lub taśmowe filtry próżniowe w celu oddzielenia grzybni. Surowy kwas cytrynowy kieruje się następnie do działu chemicznego,w którym odbywa się Jego czyszczenie i krystalizacja.
49. OCZYSZCZANIE I KRYSTALIZACJA KWASU CYTRYNOWEGO
Roztwór fermentacyjny zawiera obok kwasu cytrynowego małe ilości kwasu szczawiowego i glikonowego.W celu oddzielenia kwasu szczawiowego zadaje się ciecz chlorkiem wapnia, i filtruje wytrącony osad szczawianu wapnia. Przesącz zawierający kwas cytrynowy kieruje się do neutralizatora i podgrzewa.. Otrzymany cytrynian idzie następnie do reaktora, w którym miesza się go z Ilością wody i zadaje stężonym kwasem siarkowym. W operacji cytrynian wapnia rozkłada się na kwas cytrynowy i nierozpuszczalny siarczan wapnia /gips/. Po zakończeniu rozszczepiania gips oddziela się na bębnowych filtrach , a roztwór kwasu cytrynowego poddaje się dekantacji. Zagęszczony roztwór kieruje się do krystalizatorów. Są to zbiorniki w kształcie walca wyposażone w mieszadła i płaszcz chłodzący. Gips /siarczan wapnia/ powstający w wyniku rozkładu cytrynianu wapnia kwasem siarkowym, nie ma, jak dotychczas, za-5sowania i stanowi uciążliwy odpad, wywożony ha hałdy*
50. PRODUKCJA KWASU OCTOWEGO-METODY FERMENTACJI
Spirytus surowy lub rektyfikowany przerabiany w octowni jest rozcieńczony do zawartości około 20# alkoholu i skażony Woda stosowana do przygotowania zacieru powinna mieć cechy wody do picia i w miarę możliwości powinna pochodzić stale z tego samego źródła. Pożywki stosowane do sporządzania zacierów dzieli się na dwie grupy: organiczne i nieorganiczne. Pierwsza grupa zawiera cukry, białka i aminokwasy, np. ekstrakt drożdżowy, druga sole wapnia i magnezu oraz fosforany: amonu, sodu i potasu. Pożywką uniwersalną jest ekstrakt słodowy otrzymany przez zagęszczenie wodnych wyciągów słodowych. Substancje smakowo -aromatyczne dodaje się tylko do octów uszlachetnionych. Są to najczęściej soki i koncentraty owocom zioła, korzenie i inne przyprawy w postaci świeżej lub suszonej. Kwas octowy fermentacyjny otrzymuje się przez utlenienie alkoholu etylowego bakteriami kwasu octowego z rodzaju Acetobacter. Najczęściej stosuje się bakterie szybko octujące, METODA ORLEAŃSKA- prowadzi się w dużych beczkach zawierające płyn fermentacyjny. Po uzyskaniu kwasu octowego brzeczkę uzupełnia się winem. Ocet winny.
METODA SZYBKIEGO OCTOWANIA polega na przepływie zacieru Alkohol etyłowy + kwas octowy + pożywki przez kadzie wypełnione wiórami bukowymi w celu stworzenia jak największej powierzchni styku z powietrzem. Bakterie umiejscowione na wiórach powodują że alkohol zawarty w zacierze ulega w tym czasie utlenieniu na kwas octowy
METODA FERMENTACJI WGŁĘBNEJ /bezwiórowa/ Jest prowadzona w fermentorach ze stall kwasoodpornej Są one wyposażone w urządzenia do intensywnego napowietrzania oraz elementy chłodnicze wężowe lub płaszczowe. Fermentacja bezwiórowa Jest prowadzona sposobem okresowym, a cykl produkcyjny trwa przeciętnie 48 godzin W fermentacji stosuje ale brzeczkę o składzie 10* etanl i kwasu octowego. Jest ona wzbogacona pożywkami organlcznymi i nieorganicznymi w ilości większej aniżeli brzeczka dla generatorów. Jednym z podstawowych warunków procesu octowania w acetatorze Jest ciągłe napowietrzanie zacieru. W skutek dodawania pożywek oraz rozmnażania się bakterii otrzymany ocet surowy musi być przed rozlewem dokładnie
51. FERMENTACJA KWASU MLEKOWEGO-
kwas mlekowy otrzymuje się drogą fermentacji mlekowej surowców węglowodanowych za pomocą bakterii fermentacji mlekowej Otrzymany w wyniku fermentacji kwas mlekowy trzeba oczyścić i zagęścić do pożądanego stężenia. Proces technologiczny produkcji kwasu mlekowego składa się z dwu zasadniczych faz : a) fermentacji mlekowej b) oczyszczania i zagęszczania kwasu mlekowego.przy fermentacji mlekowej szczególną uwagę należy zwrócić na dobór szczepu bakterii i pożywki dla tych bakterii.bakteriie powinny mieć optymalną temp fermentacji. Tworzący się kwas mlekowy jest przy ciągłym lub okresowym mieszaniu neutralizowany znajdującą się w zawiesinie kredą. Stosuje się to poto aby nie zatrzymać fermentacji poprzez zwiększenie zakwaszenia środowiska. Szybkość fermentacji zależy od ilości bakteri i od szybkości ich rozmnażania.
52. OCZYSZCZANIE I ZAGĘSZCZANIE KWASU MLEKOWEGO
Uzyskany w procesie fermentacji kwas mlekowy pod postacią np. mleczanu wapnia zawiera zanieczyszczenia organiczne węglowodany, substancje barwiące/ oraz nieorganiczne /sol różnych metali/, które powinny być usunięte. W tym celu przefermentowany zacier mleczanu wapnia alkalizuje się wodorotlenkiem wapnia i ogrzewa do Zawarte w zacierze komórki bakteryjne oraz inne substancje białkowe ulegają koagulacji i są oddzielane wraz z wprowadzoną pożywką azotową /kiełki, zarodki/. W celu usunięcia substancji barwnych do zacieru dodaje się węgla aktywowanego i pozostawia, a następnie odfiltrowuje. Cukry nie przefermentowane na ogół przechodzą do roztworu i w wyższych temperaturach karmeliżują dając barwne, trudno usuwalne produkty. Po odfiltrowaniu osadu otrzymuje się techniczny roztwór mleczanu wapnia, który poddaje się dalszej obróbce Jedną z poniższych metod:1/ pożytkującą krystalizację soli, 2/ estryfikacyjną, 3/ ekstrakcyjną, 4/ bezpośredniej destylacji, 5/ opartą na utlenianiu zanieczyszczeń organicznych, 6/ jonitową, 7/ oczyszczania bezpośredniego.
Metoda oparta na krystalizacji soli /wapniowej, cynkowej, manganowej i barowej/ Jest stosowana rzadko ze względu na wysokie i koszty /jak w przypadku solj cynkowej/ bądź też na trudnoścl w krystalizacji i sączeniu otrzymanych osadów.
Metoda estryfikacji polega na przeprowadzeniu kwasu mleko w ester, który oddziela się od roztworu drogą np. destylacji i poddaniu wydzielonego estru procesowi hydrolizy dla otrzymania czystego kwasu mlekowego.
Metoda oczyszczania za pomocą Jonitów polega na usunięciu wszykich zanieczyszczeń mineralnych drogą przepuszczania roztworu przez kolumny wypełnione żywicami Jonowymiennymi. Po operacji rozszczepiania mleczanu jonity są regenerowane kwasami mineralnymi oraz przemywane dużymi ilościami wody destylowanej,
Oczyszczanie bezpośrednie daje wprawdzie kwas niskiej jakości, lecz metoda ta Jest wydajniejsza i najtańsza, dlatego często stosowana w zakładach produkujących kwas mlekowy