Оборудование

ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ ФИЛЬТРОВАНИИ ЗАТОРА

Фильтрование первого сусла представляет собой в основном физический процесс. А при выщелачивании дробины водой протекает конвективная диффузия, а также различные химические процессы, главным образом обменные реакции. С понижением концентрации сусла его рН возрастает от 5,7 до 6,2, что приводит к увеличению растворения кремниевой кислоты, полифенольных, дубильных, горьких и других веществ оболочки зернопродуктов. Это повышает цветность пива, что может служить причиной ухудшения его вкуса.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ФИЛЬТРОВАНИЕ ЗАТОРА

На скорость фильтрования влияют состав и высота фильтрующего слоя. При фильтровании на фильтрационном чане фильтрующим слоем является слой дробины, образующийся при отстаивании затора. Солод хорошего растворения, имеющий рекомендуемый состав помола, дает рыхлый, легко­проницаемый слой. На скорость фильтрации существенно влияет температура, которая должна быть не выше 78 "С во избежание инактивации α-амилазы. Последняя завершает доосахаривание остатков крахмала. Кроме того, более высокая температура способствует увеличению растворимости продуктов гидролиза белка, полифенольных и других веществ, что влияет на стойкость пива. В щелочной воде легко растворяются дубильные и горькие вещества оболочек. Но при длительном экстрагировании даже вода нормального состава извлекает из оболочек вещества, обусловливающие неприятный вкус пива.

СПОСОБЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ФИЛЬТРОВАНИЯ

Наиболее распространены периодические способы фильтрования с использованием фильтрационного аппарата или фильтр-пресса. Непрерывные способы фильтрования, центрифугирование, вакуум-фильтрование, автоматизация процесса по той или иной причине пока не нашли широкого распространения. На первой фазе фильтрования затор перекачивают в фильтрационный аппарат, где он отстаивается для формирования фильтрующего слоя высотой 30...50 см. Затем начинают фильтрование, причем первое мутное сусло возвращают в фильтрационный аппарат. По окончании фильтрования первого сусла дробину промывают водой температурой 70...80 °С. Промывание ведут до содержания СВ в промывной воде от 0,5 % до 4-5 %. Дальнейшее нымыванне экстракта экономически нецелесообразно, так как ведет к выщслачиванию веществ, ухудшающих вкус пива, и перерасходу топлива на выпаривание избытка воды. В фильтр-прессе в качестве основного фильтрующего слоя используется салфетка из специальной ткани, поэтому допускается более тонкий помол зернопродуктов. После сбора первого сусла дробину промывают водой температурой 75...80 °С до плотности промывных вод от 0,5 % до 4-5 %.

Фильтрование затора в фильтрационном аппарате

В заторе перед фильтрованием, имеющем температуру 75-78С, все ферменты инактивированы, кроме α-амилазы, которая используется в процессе фильтрования затора в фильтрационном аппарате для доосахаривания остатков крахмала. При фильтровании и промывании дробины температуру фильтрующего слоя сохраняют не выше 78С. Повышение температуры приведет к потере активности α-амилазы, в результате чего крахмал трудноразрыхляемых кончиков зерна останется негидролизованным, что снизит выход экстракта и затруднит фильтрование. Возможно также появление клейстерной мути в сусле.

Кроме того, повышенная температура в фильтрующем слое будет способствовать увеличению растворимости некоторых продуктов расщепления белков и снижению белковой стоикости пива, а также переходу в раствор полифенольных веществ, кремниевой и фосфорной кислот, оксида калия.

Подготовка затора к фильтрованию является первой фазой фильтрования, она включает перекачку его из заторного котла в фильтрационный аппарат и отстаивание.

Так как нерастворенные частицы затора, в том числе и шелуха, имеют большую плотность, чем сусло, то они осаждаются на фильтрационном сите, формируя фильтрационный слой. Вначале довольно быстро оседают крупные частицы, включающие оболочку зерна с остатками эндосперма, крупку и плотные частицы коагулята. Затем на слое тяжелых частиц накапливается слой более мелких частиц. Сверху осаждается тонкая суспензия, состоящая из коагулировавших белков и др.

После отстаивания дробины высота фильтрующего слоя равна 30-40 см, а при дроблении увлажненного солода, которое ускоряет фильтрование, но может привести к ухудшению качества осветления, слой дробины увеличивают до 50-60 см.

На осаждение частиц затора влияют состав дробины, температура и плотность затора. Формирование фильтрующего слоя проходит быстрее при высокой температуре и в менее концентрированных заторах.

В фильтрующем слое дробины образуются извилистые с различной площадью сечения капиллярные каналы. Крупные частицы затора размером более 100мкм не проникают внутрь этих капилляров и оседают на поверхности в виде теста. Частицы размером до 30 мкм задерживаются в углах и перегородках капилляров. При малых скоростях движения сусла через фильтрующий слой на стенках капилляров удерживается и более мелкая взвесь.

Скорость фильтрования – это количество фильтрата, проходящего через 1м² фильтрующей перегородки в единицу времени. Скорость фильтрования затора зависит от высоты столба жидкой фазы, качества солода и его помола, температуры заторной массы и состава сусла.

Разделение твердой и жидкой фаз затора состоит из дух стадий: получения первого сусла процеживанием его через слой дробины( первая стадия) и промывание дробины горячей водой для извлечения из нее остатков сусла( вторая стадия).

В начале фильтрования давление столба жидкости равно примерно 1 мм вод. столба, затем оно постепенно снижается до 0,3-0,4 мм вод.ст. и остается на этом уровне при промывании дробины.

Качество солода влияет на формирование фильтрующего слоя. Помол хорошего растворения дает рыхлый, легкопроницаемый слой, состоящий из больших частиц шелухи и размолотого эндосперма с частицами невысокой плотности. Оболочка плохо растворенного солода при дроблении измельчается на мелкие частицы с остатками эндосперма. Такой солод дает повышенную долю крупки и тяжелых частиц в помоле и образует более компактный и менее проницаемый фильтрующий слой дробины. При дроблении свежевысушенного солода, а также солода с низкой влажностью образуется помол с повышенным содержанием муки, которая закупоривает каналы в фильтрующем слое и затрудняет фильтрование сусла. Скорость фильтрования можно повысить увеличением размера частиц дробленого зернового сырья, увеличением числа капиллярных каналов и их длины, повышением температуры. Однако при использовании солода крупного дробления, хотя и увеличивается площадь сечения капилляров фильтрующего слоя, но возрастает продолжительность осахаривания затора и снижается выход экстрактивных веществ. При грубом дроблении солода ускоряется стекание первого сусла и промывной воды, но процесс извлечения сусла из внутренних слоев дробины замедляется.

Большое значение для фильтрования затора имеет рН среды, так как набухаемость веществ коллоидной дисперсности зависит от рН. Наибольшая скорость фильтрования наблюдается при рН=5,5.

При проведении фильтрования затора на первой стадии отделяют примерно 65-70% всего сусла ( первое сусло). Остальное сусло отделяется при промывании дробины горячей водой. При промывании дробины помимо разделения жидкой и твердой фаз протекают также и химические процессы. На характер и глубину химических превращений оказывает влияние состав воды , используемой для промывания дробины, и другие факторы. Например, в процессе промывания дробины доля сусла в промывной воде постепенно уменьшается, а значение рН повышается, в результате чего увеличивается растворение из оболочки солода и несоложеного зерна полифенольных и горьких веществ , кремниевой кислоты и др., которые ухудшают вкус пива и повышают его цветность.

Состав экстракта первого сусла и промывных вод различен, особенно эта разница становится значительной, когда концентрация экстракта становится 4% и менее. В таблице приведен состав экстракта первого сусла( концентрация 14,67%) и промывной воды( 2,10%)

Фильтрование затора в фильтрационном аппарате включает следующие операции: подготовку фильтрационного чана, заливку сит водой, перекачивание затора в чан из заторного котла, отстаивание затора для формирования фильтрующего слоя, фильтрование первого сусла, промывание дробины горячей водой, выгрузку дробины из фильтрационного чана.

При подготовке фильтрационного чана к работе в него укладывают очищенные сита для предварительного нагревания ополаскивают горячей водой, закрывают фильтрационные краны и проверяют плотность закрытия люка для дробины. Наличие воздуха в трубах, отводящих сусло, или в подситовом пространстве может нарушить движение сусла при фильтровании, разорвать поток, поэтому проводят операцию, называемую «заливкой сит».Для этого фильтрационные краны, отводящие трубы, подситовое пространство заливают горячей водой так, чтобы вода была выше сит на 1-1,5 см. Далее в подготовленный чан перекачивают затор со скоростью потока 2-4 м/сек. Чтобы ослабить удар на сито и достичь более равномерного расслаивания частиц разного размера и плотности в фильтрующем слое, поток затора при перекачке направляют на сито через распределитель при включенном разрыхлителе для более равномерного распределения массы в чане. Затем разрыхлитель отключают и затор оставляют в покое на полчаса для формирования фильтрующего слоя. При этом происходит доосахаривание крахмала, клейстеризованного при последней отварке. Поверхность правильно отстоявшегося затора должна казаться темной с красивым мраморным разводом сероватых полос от нижележащего теста. Когда дробина осядет, она образует слой высотой 30-40см. для освобождения подситового пространства и трубок от частичек дробины фильтрационные краны поочередно быстро открывают и закрывают, чтобы вызвать вихревое движение жидкости под ситами. Воду и мутное сусло перекачивают обратно в фильтрационный аппарат. Когда начнет вытекать прозрачное сусло , его направляют сусло варочный котел. Хорошего качества фильтрования достигают при малых скоростях движения сусла через дробину (4,5-6 л/мин на 1 м² площади сита). При больших скоростях может создаться разрежение под ситами и в результате - проникновение в дробину теста из верхнего слоя или воздуха в подситовое пространство через краны. Это может привести к замедлению фильтрования или его прекращению.

В начале фильтрования при нормальных условиях следует поддерживать давление 1 кПа. В дальнейшем давление повышается,и, когда достигнет 2,5 кПа, слой дробины необходимо разрыхлить. и снизить давление до первоначального.

при появлении освобожденного от стекающего сусла верхнего слоя дробины начинают промывание её водой температурой 78-80С. Промывание проводят при постоянном, медленном вращении разрыхлителя, ножи которого с помощью гидроподъемника опускаются вниз и останавливаются, не доходя 10мм до сита и не нарушая нижнего фильтрующего слоя. При неравномерной толщине фильтрующего слоя и неравномерном распределении в нем дробины из разных фильтрационных зон будет вытекать промывная вода с разной концентрацией экстракта.

Количество промывной воды зависит от массовой доли сухих веществ сусла и от содержания экстракта, остающегося в промывной воде. Обычно промывание дробины заканчивают, когда содержание экстрактивных веществ в промывной воде снижается до 0,5%. Дальнейшее промывание приведет к выщелачиванию веществ, ухудшающих вкус пива, перерасходу топлива на выпаривание из сусла избытка воды, что экономически нецелесообразно.

Для получения специальных сортов пива используют начальное сусло с повышенной концентрацией веществ, поэтому отбор промывных вод в сусловарочный котел прекращают при более высокой их концентрации. Например, для пива Ленинградского оригинального - 4-5%, Двойного Золотого – 3-3,5%. но затем промывание дробины продолжают, направляя последние воды в сборник, где хранят их при 75-80^оС во избежание закисания и используют для приготовления следующего затора.

Если сусло плохо фильтруется, то проводят подъем дробины. Для этого включают разрыхлитель и подают горячую воду под сита, а при недостаточном количестве сусла наливают в чан ещё и горячую воду сверху. После промывания в дробине остается 0,5-0,7% растворимого экстракта к массе солода и около 1,5% невымываемого. Выход сырой дробины( влажностью 80-86%) зависит от экстрактивности солода. Обычно он составляет 100-130 % к массе переработанного зернового сырья.

Дробину выгружают из фильтрационного чана с помощью разрыхлителя.

На предыдущую