В цилиндроконическом бродильном аппарате (ЦКБА)

Классический способ производства пива предусматривает раздельное проведение главного брожения и дображивания, так как на классическом оборудовании невозможно отделить дрожжи без предварительного съема пива. Для совместного проведения процесса главного брожения и дображивания необходима особая конструкция аппарата. Такой аппарат был изобретен швейцарским ученым Натаном в конце XIX века. Аппарат Натана - цилиндроконический танк, который имеет две охлаждающие рубашки - на цилиндрической и на конической части. Танк покрыт пробковой изоляцией и устанавливается в неохлаждаемом помещении. По окончании главного брожения, протекающего при максимальной температуре 9-10 ºС, охлаждается коническая часть аппарата, что вызывает оседание дрожжей. Дрожжи с помощью давления СО₂ вытесняются в дрожжевой сосуд, а в аппарате при температуре 1-2 ºС продолжается дображивание. По Натану, процессы брожения и дображивания значительно интенсифицируются, и общая продолжительность производственного цикла составляет 10-14 суток.

Приемы способа Натана легли в основу современного ускоренного способа производства пива в ЦКБА, который в настоящее время общепризнан наиболее прогрессивным.

ЦКБА (рис. 26) изготавливают из нержавеющей стали вместимостью от 30 до 500 м³. Внутренняя поверхность аппарата полируется, так как его мойка осуществляется в автоматическом режиме, сварные швы шлифуются. ЦКБА имеет 4 охлаждающие рубашки из полутруб. Аппарат покрыт изоляцией. На коническом днище закреплено опорное кольцо. Аппараты могут устанавливаться вне производственного здания (за исключением конической части), а также в помещении облегченной конструкции. В первом случае танк устанавливается на опорном кольце в межэтажном перекрытии, в другом - на индивидуальных опорах.

Преимущества способа производства пива в ЦКБА по сравнению с классическим способом следующие: значительно сокращается продолжительность процесса брожения и дображивания (до 14 суток для 11 %-го пива); улучшаются условия труда; сокращаются капитальные затраты на строительство производственного здания; более эффективно используется площадь предприятия; сокращается расход электроэнергии; сокращаются сроки строительства и ввода мощностей; снижаются потери пива; улучшается вкус за счет многократного вывода из аппарата взвесей и дрожжей.

Рис. 26. Цилиндроконический бродильный аппарат:

1 - датчики температуры; 2 - моющая головка; 3 - кран для отбора проб;

4 - штуцер для шпунт-аппарата; 5 - гидрозатвор

Ускорение процесса главного брожения при использовании ЦКБА происходит, во первых, за счет конструкции аппарата, способствующей самопроизвольному перемешиванию бродящей среды в результате тепловой конвекции и подъема пузырьков СО₂. При главном брожении хладагент подают лишь в верхнюю рубашку, благодаря чему холодные слои сусла опускаются вниз, а нижние, теплые, поднимаются наверх. При этом дрожжи находятся во взвешенном состоянии почти до полного сбраживания экстракта. Перемешивают бродящую среду и поднимающиеся по всей высоте аппарата пузырьки СО₂. Ускоряется брожение также за счет более высоких, чем при классической схеме, температур (13-14 ºС против 8-9 ºС). Более интенсивно брожение протекает и за счет повышенной нормы введения дрожжей - 0,8 дм³/10 дал.

Дображивание в ЦКБА интенсифицируется за счет выдержки молодого пива при высоких температурах для ускорения редукции диацетила, а также за счет искусственной промывки пива диоксидом углерода.

Существуют разные технологии приготовления пива в ЦКБА: осуществляют брожение и созревание в одном аппарате; проводят брожение и созревание пива в отдельных ЦКБА; в цилиндроконических аппаратах осуществляют только брожение, а выдержку пива проводят по классической технологии. Кроме этого, у отдельных заводов, работающих с ЦКБА, имеются свои особые «фирменные» режимы приготовления пива по данному способу.

Технология приготовления 11 %-го светлого пива в ЦКБА

Сусло охлаждают до 7-9 ºС, аэрируют первые 50 % стерильным воздухом до содержания кислорода 4-6 мг/дм³ и закачивают в ЦКБА. В ток сусла первой варки вносят дрожжи из расчета 0,5-0,8 дм³/10 дал. При производстве пива в ЦКБА рекомендуется использовать сильносбраживающие дрожжи с высокой флокулятивной способностью, например, расы 11, Rh и др. Заполнение аппарата суслом должно продолжаться не более суток. При увеличении времени заполнения наблюдается повышенное содержание в пиве предшественника образования диацетила - ацетолактата, что вынуждает технологов дольше выдерживать пиво на дображивании для редукции диацетила. Аппарат заполняется суслом на 85 % его вместимости.

В первые двое суток брожения температура сусла самопроизвольно повышается до 13-14 ºС. При этой температуре его выдерживают 3 суток до достижения видимой конечной степени сбраживания (КСС). Температура на данной стадии поддерживается подачей хладагента в верхнюю охлаждающую рубашку, чем достигается хорошее перемешивание бродящей среды. При снижении массовой доли сухих веществ с 11 % до 3,5-3,2 % аппарат шпунтуют и дальнейший процесс ведут при избыточном давлении 0,05-0,07 МПа, что способствует насыщению пива диоксидом углерода и осаждению дрожжей. По окончании брожения, когда перестает изменяться в пиве концентрация экстрактивных веществ и достигает 2,5-2,2 %, охлаждают коническую часть аппарата до 1-2 ºС, что вызывает оседание дрожжей, продолжающееся двое суток. В цилиндрической части температура остается 12-14 ºС еще двое суток. При этом активно идет редукция диацетила, что ускоряет процесс созревания пива. На восьмые сутки включают подачу хладагента во все цилиндрические пояса, а в рубашку на конической части хладагент не подают. Температура всего пива снижается до 1-2 ºС. При низкой температуре пиво выдерживают еще 6-7 суток. Через 10-11 суток от начала брожения снимают дрожжи, наблюдая за процессом в смотровое окно. Первую и последнюю порцию дрожжей передают в сборник товарных дрожжей, а среднюю используют в дальнейшем в качестве семенных. После съема дрожжей пиво в течение суток промывают СО₂, затем выдерживают еще несколько суток и перед подачей на осветление делают второй съем дрожжей. Эти дрожжи жидкие, их отстаивают, а декантированное пиво возвращают в ЦКБА. Затем пиво перекачивают на осветление, подавая в наджидкостное пространство сжатый СО₂.

Режим брожения и дображивания 11 %-го сусла представлен в таблице 8.

Таблица 8

Режим сбраживания

Продолжитель-ность процесса, сут.	Температура пива, ºС	Массовая доля видимого экстракта, %
коническая часть	цилиндрическая часть
	9-10	9-10	10,0-10,2
	11-12	11-12	8,0-8,5
	13-14	13-14	6,5-6,8
	13-14	13-14	4,0-4,5
	13-14	13-14	КСС
		12-14	-
		12-14	-
	1-2	3,0-4,5	-
9-14	1-2	1-2	-

Режим сбраживания более плотного сусла принципиально не отличается от режима сбраживания 11 %-го сусла. Продолжительность процесса производства пива в ЦКБА для сусла с массовой долей сухих веществ 12 % составляет 18 суток, для 13 %-го - 22 дня при максимальной температуре 14 ºС. Для более плотных сортов пива практикуются более высокие температуры сбраживания -до 17-18 ºС и увеличение продолжительности процесса производства пива до 26-28 суток.

При использовании ЦКБА к суслу предъявляются следующие требования:

- конечная степень сбраживания должна быть не менее 78-80 %;

- сусло должно быть хорошо осветленным, с содержанием взвесей не более 100-200 мг/дм³;

- сусло должно содержать достаточное количество аминного азота (не менее 20-25 мг/100 см³);

- вязкость сусла не должна превышать 1,5-1,7 мПа·с.

Достичь необходимого качества сусла можно путем использования при затирании высококачественного сырья и современных ферментных препаратов, применяя при кипячении сусла коагулянты, используя осветление холодного сусла на диатомитовом или перлитовом фильтре.