Возникновение ЦКТ
С тех пор, как пивоварение перешло в свою промышленную стадию, основной тенденцией стала разработка новых технологий, позволяющих увеличить рентабельность. Практически все разработки сосредоточились на том, чтобы уменьшить затратную часть пивоварения (удешевление процесса и уменьшение количества работников) и ускорить оборачиваемость оборудования (сократить, по мере возможности, время брожения и дображивания).
Старое классическое немецкое правило пивоварения гласило: «на брожение сусла уходит неделя, а на дображивание пива - столько недель, сколько процентов в начальной экстрактивности сусла». Но уже в XIX веке оно стало неактуальным. Подгоняемые растущей конкуренцией, пивовары стремились максимально ускорить процесс производства пива.
Ярким образцом подобных изысканий служат разработки швейцарского ученого Натана6), который в XIX веке разработал и впервые применил на практике технологию сверхбыстрого пивоварения: весь процесс брожения и дображивания занимал у него всего 10-14 дней (в зависимости от начальной экстрактивности). Путем подбора специального температурного и технологического режима Натан увеличивал скорость прироста дрожжевой массы в 2,5 раза. Молодое пиво он на ранней стадии принудительно избавлял от углекислого газа, в котором в этот период содержатся летучие вещества, являющиеся причиной незрелого вкуса напитка. После этого пиво карбонизировалось чистой углекислотой и отстаивалось. Этот метод широко не прижился. По комментарию чешских специалистов, пиво, сваренное ускоренным методом по Натану «не достигало традиционного качества чешского пива» (думаю, то же самое можно смело сказать и о немецком пиве).
Тем не менее, эта технология в громадной степени обещала ускорить оборачиваемость оборудования, что делало ее в глазах многих пивоваров с коммерческой жилкой очень привлекательной. Это является хорошим показателем того, какое большое значение уже в то время придавалось сокращению общего времени пивоваренного цикла.
По словам Зденека Шубрта, экс-технолога «Plsensky Prazdroj a.s.», первый реально действующий ЦКТ был установлен в 1928 году в Европе на пивоварне «Кулмбах» (Бавария). Размеры этого танка были далеко не такие впечатляющие, как у современных емкостей: его диаметр достигал трех, высота - десяти метров. Емкость танка составляла около 80 кубических метров (800 гектолитров). Также именно специалистам «Кулмбах» приписывается честь выведения нового штамма дрожжей, пригодного для брожения в ЦКТ, где высота столба сусла (а значит - и давления на дрожжевые клетки) значительно возросла. При этом относительная величина дрожжевой клетки была уменьшена практически вдвое.7)
Еще позднее была разработана технология брожения и дображивания под давлением, сокращавшим цикл производства светлого 11%-ного пива до 14-15 дней, а также метод непрерывного брожения для производства пива в промышленных масштабах (в СССР впервые был внедрен в 1973 на «Москворецком пивоваренном заводе»). Сегодня на процесс брожения и дображивания стандартно отводится около 15-20 дней, но тенденция к сокращению времени производственного цикла сохраняется. Наиболее существенным препятствием в этом остается необходимость сохранить качество производимого пива (как минимум). Лучшие возможности в данном плане, как выяснилось, предоставляли цилиндро-конические танки.
Кроме этого, существенную роль в том, чтобы отдать приоритет ЦКТ, сыграл еще один фактор: с развитием пивоваренной промышленности величина существующих емкостей брожения перестала отвечать возросшим потребностям пивоваров. Возникла насущная необходимость в более крупных, а заодно - более экономичных в использовании емкостях. К сожалению, по ряду технических (и технологических) причин бродильные чаны и лагерные танки ограничены в размерах. Все эти причины создали весомые предпосылки для появления цилиндро-конических танков.
Первый опытный экземпляр емкости для брожения большого объема (однофазный способ производства) был изготовлен еще в 1908 году. «Отцом» этого «прародителя ЦКТ» был все тот же швейцарский ученый Натан. Величина емкости составила 100 гектолитров, полный производственный цикл длился 12 дней. Надо сказать, что идея применения в пивоварении емкостей большого объема тогда не прижилась: возникли практически неразрешимые (на то время) проблемы. Прежде всего - с ухудшенным осаждением дрожжей (не была отработана технология) и обеспечением качественного санирования оборудования.
Необходимо заметить, что первые ЦКТ изготавливались из обычной черной стали, покрытой изнутри специальной смолой. Это защитное покрытие нуждалось в регулярном обновлении. В наши дни ЦКТ изготавливаются исключительно из нержавеющей стали. По данным чешского пивовара Ф. Главачека, впервые в Европе нержавеющая сталь нашла применение при изготовлении емкости большого объема в 1957 году. Широкое использование нержавеющей стали привело к перелому в дальнейшем развитии технологий производства пива.
В шестидесятые годы ХХ века наступила «эра ЦКТ» - началось быстрое распространение новой технологии по странам и континентам. Уже в это время ЦКТ разделились на цилиндро-конические танки брожения (ЦКТБ), цилиндро-конические танки лагерные (ЦКТЛ) и уни-танки (соединяющие в себе основные черты ЦКТБ и ЦКТЛ).
Благодаря удачному техническому решению, ЦКТ начали строить на «свежем воздухе». До этого идея вынести бродильные и лагерные емкости «на улицу», вне помещений пивоварни, звучала, по меньшей мере, диковато. Возможность осуществить ее была воспринята чуть ли не как революционная. Дольше всего в пивоваренном процессе длятся фазы брожения и дображивания, поэтому бродильные и лагерные цеха были самыми большими помещениями пивоварни. Традиционно они состояли из отдельных помещений, в которых располагались деревянные бочки или танки.
Теперь не ограниченные габаритами внутренних помещений здания, пивовары пустились в негласное «соревнование» - кто построит ЦКТ большего размера, выпустит больше пива и опередит конкурентов. Уже в то время объемы ЦКТ достигли 5 тысяч гектолитров, диаметр - пяти, а высота - восемнадцати метров. В семидесятые годы в большинстве европейских стран прочно господствовала технология производства пива в ЦКТ.
В те же годы была отработана и приобрела завершенность технология охлаждения ЦКТ, в частности - режим и очередность активации отдельных охлаждающих рубашек и конуса (как известно, грамотное охлаждение ЦКТ способствует хорошему выпадению дрожжевого осадка). Также выяснилось, что ЦКТ помогает достигнуть наименьшей потери горьких веществ (около 10%), предоставляет возможность максимального насыщения пива СО2 и утилизации образующегося при брожении углекислого газа.
Основные преимущества и недостатки ЦКТ
Технический уровень цилиндро-конического танка (и взаимосвязанного с ним оборудования) при условии хорошего знания технологии дает возможность достичь одинаково высокого, стандартного качества производимого пива при самых больших производственных объемах. При этом процесс брожения пива в ЦКТ относительно несложно автоматизировать (как вариант - компьютеризировать). То же самое относится к процессу мойки и санированию танка.
Относительно высокие начальные капиталовложения экономически оправдываются тем, что с помощью ЦКТ можно существенно ускорить процесс ферментации пива, а значит - увеличить объемы его производства. Именно поэтому технология ЦКТ является сегодня наиболее распространенным способом производства пива во всех промышленно развитых странах.
Поставив в свое время танки брожения и холодной выдержки «на попа», конструкторы ЦКТ в громадной степени увеличили эффективность использования производственных площадей. Этот фактор и сегодня является одним из наиболее существенных дополнительных плюсов пивоварения в ЦКТ.
Определенные трудности, которые в свое время возникали у пионеров пивоварения с осаждением дрожжевых клеток в ЦКТ, сегодня успешно преодолеваются с помощью отработанных приемов охлаждения и из разряда проблем перешли в разряд обычных рабочих моментов. Замедленное (относительно классического варианта) размножение дрожжевых клеток компенсируется более высокой аэрацией сусла и большими дозами вносимых дрожжей.
ЦКТ позволяет заметно улучшить экологию рабочих мест, а кроме этого - существенно повысить производительность труда и уменьшить себестоимость продукции. Возможность работы всех рубашек охлаждения в автономных режимах делает режим охлаждения ЦКТ гибким и эффективным. Также к дополнительным достоинствам цилиндро-конических танков относится то, что из этих емкостей можно оперативно отводить осаждающиеся дрожжи.
Среди основных недостатков ЦКТ - невозможность полного устранения дрожжевых дек, образующихся на поверхности бродящего сусла и более длительный (в сравнении с чаном) период осаждения дрожжевых клеток. Кроме этого, в ЦКТБ необходимо резервировать около 20% от общего объема емкости под образующуюся там пену, что заметно снижает производственную эффективность танка. Впрочем, в традиционных бродильных чанах также резервируется около 20% свободного пространства) ЦКТЛ этот недостаток присущ в меньшей степени (свободное пространство 10%).
Если говорить о максимально эффективных условиях применения ЦКТ, следует отдельно подчеркнуть, что весь смысл использования ЦКТ заключается в открытом Натаном эффекте: увеличение гидростатического давления столба пива способствует ускоренному накоплению в нем СО2 при дображивании (в свою очередь, от скорости и степени накапливания СО2 напрямую зависит скорость формирования органолептического букета пива, то есть - его созревания). За счет этого и сокращается длительность пивоваренного цикла. Наиболее простым вариантом для того, чтобы увеличить высоту столба сусла, будет поставить используемую емкость «на попа», получив вместо горизонтального уже цилиндро-конический танк, что, собственно, и проделал Натан.
В этом контексте становится понятным, почему емкость ЦКТ (при стандартных пропорциях танка) должна составлять не менее 20 гектолитров - в противном случае мы не получим необходимой высоты столба пива, который должен запустить механизм ускоренного накопления углекислого газа при повышенном давлении. Также стоит учесть, что при 20-30 гектолитрах всего лишь «будет наблюдаться эффект» ЦКТ. Созревание пива тут ускорится на считанные сутки. По настоящему эффективным ЦКТ становится, начиная со 150-200 гектолитров (объем для среднего, а не мини-пивзавода). Поэтому использование на мини-пивзаводах вертикально расположенных танков брожения и дображивания можно объяснить, прежде всего, желанием расположить оборудование более компактно.
Материалы, использующиеся при изготовлении ЦКТ
Первые ЦКТ изготавливались из обычной черной стали, покрывавшейся изнутри специальным покрытием на основе эпоксидных смол. Такое покрытие нуждалось в регулярном обновлении. Сегодня ЦКТ изготавливаются исключительно из нержавеющей стали (обычно марки DIN 1.4301, но могут использоваться более устойчивые и дорогие AISI 304 или AISI 316L). Как уже говорилось выше, этот материал является достаточно нейтральным и устойчивым к воздействию на него пива и продуктов его брожения, а также - санационных средств.
На сегодня нержавеющая сталь является оптимальным материалом. Тем не менее, следует помнить, что ее применение не всегда исключает возможность появления коррозии. Она может возникнуть:
- при наличии хлоридных ионов или молекул свободного хлора в нейтральной или кислой среде (плохо подобранные средства санитации);
- в том случае, если сварка нержавеющей стали проводилась не в атмосфере инертного газа (например - аргона). Тогда на участке, подвергшемся воздействию высокой температуры, произойдет кардинальное изменение свойств стали;
- при контакте с обычной сталью. В этом случае для появления коррозии достаточно контакта с истертым или ржавым участком обычной стали.
Спиртовое брожение сахаров сусла под действием ферментов дрожжей является основным процессом в производстве пива. Главное брожение и дображивание пива осуществляется, в основном, по двум схемам: по периодической – с разделением процесса брожения на главное брожение и дображивание, а также по ускоренной – с совмещением главного брожения и дображивания в одном цилиндроконическом бродильном аппарате.
Способ непрерывного брожения пива заключается в перемещении с определенной скоростью сбраживаемого сусла и молодого пива в системе соединенных между собой бродильных аппаратов и аппаратов для дображивания при непрерывном притоке свежего сусла в головной бродильный аппарат и оттоке пива из последнего аппарата.
Необходимая концентрация дрожжей в сбраживаемом сусле обеспечивается непрерывным поступлением дрожжей в головной аппарат системы из дрожжегенератора и дополнительным размножением дрожжей в аппаратах брожения. Перед перекачиванием молодого пива на дображивание часть дрожжей отделяется сепаратором.
Бродильный аппарат типа ЧБ-15 используется для главного брожения сусла и представляет собой герметичный прямоугольный сосуд, внутри которого имеется охлаждающий змеевик для отвода теплоты, выделяющейся при брожении. Горизонтальный цилиндрический танк Б-604 предназначен для главного брожения пивного сусла под давлением. Танки типов ТЛА и ТАВ применяются для дображивания молодого пива или для хранения готового пива и представляют собой горизонтальный и вертикальный цилиндрические аппараты со сферическими днищами.
Все бродильные аппараты снабжены соответствующей арматурой для отвода диоксида углерода, выделяющегося во время спиртового брожения. Бродильные аппараты, используемые для главного брожения, изготавливают открытого или закрытого типа, последние обеспечивают стерильность сусла при брожении и возможность отбора диоксида углерода для дальнейшего его использования.
Бродильный аппарат ЧБ-15 (рис. 23.2) представляет собой герметичный прямоугольный сосуд с закругленными углами стенок и днища. Внутри аппарата имеется змеевик 1 , по которому через отверстие 7 поступает рассол или охлажденная вода. Аппарат имеет патрубок 2 для сусла, пробку 3 для слива остатков сусла, люки 4 и 5 для мойки аппарата и патрубок 6 для отвода диоксида углерода.
Аппараты подлежат обязательному защитному покрытию эпоксидными смолами, спиртово-канифольным лаком, применяются также полиэтиленовые покрытия и др.
Прямоугольные бродильные аппараты наиболее полно используют помещение бродильного цеха, заполняя всю его площадь, за исключением необходимых для обслуживания проходов. Полезная высота чанов обычно принимается до 2 м.
Танки Б-604 (рис. 23.3) предназначены для главного брожения пивного сусла под давлением. Аппарат главного брожения представляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд 1 со сферическими днищами, установленный на четырех опорах. Сверху аппарат имеет воздухоотводящую трубку 5 , служащую для контроля за процессом брожения сусла. На одном из днищ имеются люк 3 с крышкой и кран 2 для подачи и спуска сусла. Внутри танка располагается охлаждающий змеевик 6 . Для отвода углекислого газа имеется специальная арматура 4 .
Рис. 23.2. Аппарат бродильный ЧБ-15
Танки для брожения типа Б-604 изготовливаются вместимостью 8…50 м 3 .
Танки лагерные типа ТЛА (рис. 23.4) предназначены для дображивания, осветления молодого пива и хранения фильтрованного пива под давлением до 0,07 МПа. При соответствующем покрытии внутренних поверхностей танков допускается хранение в них сахарного сиропа, вина и молока.
Аппарат для дображивания представляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд, состоящий из корпуса 1 со сферическими днищами 5 и 6 . На днище находится люк 3 для санитарной обработки танка. Для наполнения танка и выхода продукта внизу расположен бронзовый кран 2 . Для отвода диоксида углерода служат специальная арматура 4 и шпунт-аппарат 7 . Танк устанавливается на трех опорах.
Рис. 23.3. Аппарат главного брожения пива Б-604
Рис. 23.4. Танк для дображивания молодого пива алюминиевый типа ТЛА
Танки для дображивания типа ТЛА изготавливаются вместимостью 8…80 м 3 . Кроме горизонтальных танков для дображивания молодого пива изготавливают вертикальные типа ТЛА вместимостью 4…9 м 3 .
Для изготовления бродильных аппаратов и танков для дображивания кроме углеродистой листовой стали применяют листовой пищевой алюминий марок А0, А5 с содержанием примесей не более 0,5 % и кислотостойкую сталь марки Х18Н10Т.
Рис. 23.5. Танк лагерный алюминиевый вертикальный М7-ТАВ
Поверхность аппарата из алюминия и нержавеющей стали не покрывается защитными покрытиями и легко очищается от загрязнений. Алюминиевые аппараты при установке на чугунные опоры должны иметь надежную изоляцию во избежание разрушения алюминия из-за возникающего электрохимического процесса между металлами.
Танк М7-ТАВ (рис. 23.5) представляет собой цилиндрический вертикальный сосуд с днищами сферической формы, состоящий из корпуса 1 , крана спускного 2 , крестовины 4 для крепления шпунт-аппаратов, трубки воздуховода 5 , крышки люка 3 и пробного крана 6 . Танк при монтаже устанавливается на четырех опорах.
Танки для дображивания М7-ТАВ изготавливаются вместимостью 8…25 м 3 .
Аппараты, применяемые для брожения и дображивания пива, изготавливают из металла и железобетона, а также из листового пищевого алюминия (табл. 23.1).
Ускоренный периодический способ брожения состоит в том, что в цилиндроконическом бродильном аппарате с быстрым управлением седиментацией и выводом из него осевших дрожжей совмещены главное брожение с дображиванием, ускоренное дозревание (выдержка) и осветление пива, а также систематически осуществляется перемешивание сбраживаемого сусла сначала током стерильного воздуха, а потом диоксидом углерода и увеличивается количество посевных дрожжей до 2 л на 1 гл сусла.
На рис. 23.6 представлен бродильный аппарат для ускоренного производства пива. Бродильные аппараты 5 предварительно дезинфицируют и стерилизуют, а затем в них из аппарата 1 подают охлажденное сусло. Температура брожения светлых сортов пива 3…4 °С, темных 4…5 °С. Максимальная температура брожения 9 °С. Дрожжи низового брожения готовят в аппарате чистой культуры 3 , который также охлаждается жидкостью, циркулирующей в наружном кожухе. Зрелые дрожжи вытесняются из аппарата стерильным сжатым воздухом или диоксидом углерода в аппарат для разведения дрожжей 4 .
С наступлением брожения воздух полностью вытесняется диоксидом углерода из бродильного аппарата и пространства над суслом в атмосферу. Диоксид углерода без примеси воздуха направляют в газомер, а оттуда насосом перекачивают через очистительную батарею, компримируют до 0,2…0,3 МПа и собирают в сборнике.
После окончания брожения, когда дрожжи начинают оседать, конус аппарата охлаждают, что ускоряет оседание дрожжей. Пиво в аппарате находится под давлением 0,15 МПа, а дрожжи при этом уплотняются и при открытии вентиля вытесняются в виде густой массы через резиновый рукав в дрожжевую ванну.
Рис. 23.6. Принципиальная схема бродильного аппарата для ускоренного производства пива
Таблица 23.1. Техническая характеристика бродильных аппаратов и танков
| Показатель | ЧБ-15 | Б-604 | ТЛА | М7-ТАВ |
| Полная вместимость, м 3 | 15,0 | 10,0 | 10,0 | 12,5 |
| Внутренний диаметр, м | – | 2000 | 1800 | 1800 |
| Диаметр охлаждающего змеевика, м | 0,05 | 0,07 | – | – |
| Диаметр суслопровода, м | 0,05 | 0,07 | – | – |
| Температура брожения, °С | 6 | 4 | 1 | 1 |
| Давление в аппарате, МПа | – | 0,07 | 0,07 | 0,07 |
| Масса, кг | 2150 | 540 | 490 | 580 |
Рис. 23.7. Цилиндроконический бродильный аппарат (ЦКБА)
Брожение 12 %-ного сусла продолжается 8…10 сут, затем следует период созревания пива (3 сут) с биохимическим превращением ряда веществ, присущих букету молодого пива.
Затем пиво медленно охлаждают до 1…0 °С и обрабатывают (карбонизируют) диоксидом углерода под давлением 0,14 МПа в течение 12 ч и следующие 12 ч выдерживают в покое для оседания дрожжей и осветления. Под давлением 0,17 МПа пиво из бродильного аппарата через фильтр 2 (см. рис. 23.6) подается на розлив.
Способ ускоренного получения Жигулевского пива в цилиндроконических бродильных аппаратах (ЦКБА) (рис. 23.7) состоит в том, что в одном сосуде большого объема (от 100 до 150 м 3 и более) с суточным заполнением его суслом (8…9 °С) и дрожжами совмещают две ступени: главное брожение и дображивание, которые продолжаются в течение 14 сут вместо положенных 28 для Жигулевского пива. Аппарат снабжен термометром сопротивления 1 , моющей головкой 2 , краном для отбора 3 , местом для крепления шпунт-аппарата 4 . С первым осветленным суслом (первая варка) в коническую часть задают все семенные сильносбраживающие дрожжи (300 г влажностью 75 % на 1 гл сусла). Вначале 50 % сусла аэрируют стерильным воздухом, что обеспечивает содержание 4…6 мг О 2 /мл сусла.
В течение первых двух суток поддерживается температура брожения от 9 до 14 °С, которая сохраняется до достижения видимой конечной степени сбраживания. Температура регулируется тремя поясами выносных наружных рубашек с хладагентом, охлажденным не более чем до минус 6 °С. При достижении содержания сухих веществ в пиве 3,5…3,2 % аппарат шпунтуется при избыточном давлении. Окончание брожения определяют по прекращению дальнейшего снижения массовой доли сухих веществ в пиве в течение 24 ч. Обычно на пятые сутки достигается конечная массовая доля 2,2…2,5 % сухих веществ. После этого хладагент подают в рубашку конуса для охлаждения и образования плотного осадка дрожжей при температуре 0,5…1,5 °С. В цилиндрической части температура 13…14 °С сохраняется в течение 6…7 сут. Эта же температура способствует восстановлению диацетила в ацетоин. Затем температура пива (0,5…1,5 °С) выравнивается рубашками во всей цилиндрической части ЦКБА. При этом шпунтовое давление в ЦКБА поддерживается равным 0,05…0,07 МПа в течение 6…7 сут. Через 10 сут с начала брожения проводят первый съем дрожжей из штуцера конической части ЦКБА. Перед осветлением пива проводят второй съем дрожжей, а затем пиво подают на сепарирование и фильтрование. Дополнительное охлаждение готового пива (2 °С) в сборниках проводят при 0,03…0,05 МПа, выдерживают в течение 12…24 ч и разливают. С использованием ЦКБА выпускают пиво с массовой долей сухих веществ в начальном сусле 11, 12 и 13 %.
Таким образом, в процессе брожения в ЦКБА благодаря большому единичному объему аппарата, совмещению главного брожения и дображивания в одном сосуде, использованию повышенных температуры брожения и объема посевных дрожжей продолжительность процесса сокращается примерно в два раза.
Наиболее экономично проводить брожение и дображивание пива ускоренным способом в одном цилиндроконическом бродильном аппарате, изготовленном из нержавеющей стали с полированной внутренней поверхностью.
Этот аппарат имеет четыре охлаждающие рубашки в цилиндрической части и одну в конической (табл. 23.2).
Таблица 23.2. Техническая характеристика цилиндроконических бродильных аппаратов
Примечание. Для всех марок давление в аппарате по 0,7 МПа, в рубашках по 0,4 Па, температура хладагента – 8 °С.
3.6.1.1. Горизонтальные бродильные танки (см. раздел 3.4.2.4) загружают интенсивно аэрированным суслом на 75-80 %, очищенным от осадка взвесей охлажденного сусла не менее чем на 50 %. Внесение дрожжей обычно осуществляют на уровне 0,5-1,0 л/гл.
Для получения CO 2 «открытое» или «закрытое» брожение проводят при максимальных температурах 8-9 °С. При этом возникает сильная конвекция, обусловливающая ускоренное протекание брожения по сравнению с бродильными чанами, и сбраживание до обычного содержания остаточных экстрактивных веществ сокращается примерно на сутки. Циркуляция пива усиливается благодаря размещенным снаружи охлаждающим карманам. Поддержание максимальной температуры осуществляется верхней системой охлаждения, а для охлаждения до конечной температуры противотоком включается вторая система охлаждения. Осаждение дрожжей в таких емкостях иногда представляет трудности из-за более сильной конвекции. Для оседания им требуется больше времени, и таким образом нивелируется отмеченный выше выигрыш во времени. В целях улучшения осаждения дрожжей конвекция должна завершаться примерно за 24 ч до перекачивания пива на дображивание, то есть к этому моменту конечная температура должна быть уже достигнута. Формированию дрожжевого осадка способствует зона охлаждения в самой нижней точке танка. Положительный эффект может даже дать дальнейшее сбраживание, ожидание оседания дрожжей при температуре 3-5 °С, а затем смешивание с необходимым для дображивания количеством завитков. Без этого содержание дрожжей в пиве, перекаченном с остаточным экстрактом, составляет порядка 20-30 млн клеток/1 мл, и зачастую такое пиво характеризуется дрожжевым или горьковато-дрожжевым привкусом.
Вследствие подъема пузырьков CO 2 происходит хорошее формирование деки. В течение однодневной паузы на седиментацию она обычно не опадает и при перекачивании пива на дображивание оседает на стенках емкости. Содержание горьких веществ в молодом и готовом пиве, полученном в закрытых емкостях, примерно на 10 % выше, чем у пива, полученного в открытых емкостях. Сбор дрожжей в длинных емкостях производить несколько труднее, однако удовлетворительный результат можно получить или при помощи телескопического черпака путем взмучивания водой, или, в конце концов, при обходе танка, для чего целесообразно установить в задней торцевой стенке танка дополнительный люк.
Так как в дрожжах содержатся компоненты деки, ее необходимо очистить с помощью вибросит. В отдельных слоях сброженного пива содержание дрожжей может быть разным, поэтому требуется обеспечить по возможности равномерное распределение молодого пива.
3.6.1.2. Вертикальные бродильные танки цилиндроконической конструкции (см. раздел 3.4.2.5) загружаются так же, как и горизонтальные танки. Благодаря подъему пузырьков C O 2 возникает конвекция, усиливающаяся под действием охлаждения. Подключение лишь верхней зоны охлаждения вызывает более сильную конвекцию, чем подключение нескольких зон или всей поверхности охлаждения в цилиндрической части танка. Подъем пузырьков (его скорость составляет около 0,3 м/с) стимулирует контакт дрожжей с субстратом и тем самым увеличивает скорость брожения и протекающие при этом процессы. Это объясняет, несмотря на большую высоту, исключительную однородность сбраживаемой жидкости. В таких танках при брожении происходит отличное осаждение дрожжей. Уже во время интенсивной фазы направленный вверх турбулентный поток захватывает несколько меньше дрожжей, чем поток, идущий вниз (в том случае, если конусная часть уже немного охлаждена). Охлаждение нижней части снижает турбулентность, чем содействует оседанию дрожжей. Количество дрожжей, дозируемых в объеме около 0,71 л (20 млн клеток, см. раздел 3.4.3.2), в стадии высоких завитков может составить 70-75 млн клеток.
Перед перекачиванием пива на дображивание в зависимости от технологии биомасса дрожжей возрастает в 3-3,5 раза. Как мы уже отмечали, отдельные слои бродящего субстрата не отличаются ни по степени сбраживания и температуре, ни по содержанию побочных продуктов брожения. Содержание CO 2 вследствие конвекции одинаково даже в очень высоких танках, и пока существует конвекция верхняя и нижняя зона не различаются по содержанию дрожжей (их более высокая концентрация отмечается лишь в конусной части). Эти факторы конвекции и давления являются причиной того, что выделение горьких веществ, как и в рассмотренных выше горизонтальных танках, на 10-15 % ниже, чем в открытых чанах. Продолжительность брожения при обычных температурах 8-9 °С составляет всего 5-6 сут (если не требуется дополнительного времени для достижения конечной степени сбраживания и оседания дрожжей).
Сбор дрожжей относительно не сложен - они спускаются из конусной части бродильного танка после короткого интенсивного слива для удаления загрязнений (взвесей и мертвых дрожжевых клеток) до тех пор, пока по цвету жидкости не станет ясно, что можно производить переключение на лагерный танк. Для предотвращения захвата пива дрожжи следует снимать медленно (в течение 60-80 мин). Их консистенцию можно назвать кашеобразной, однако в результате уменьшения давления столба жидкости в бродильном танке происходит соответствующее увеличение объема и дрожжи становятся вспененными.
Технология перекачивания пива на дображивание или другие технологические операции при дображивании остаются традиционными (см. раздел 3.5.3.1). Если перекачивание осуществляется с остаточным экстрактом, то охлаждение противотоком (например, с 9 до 5 °С) за 24 ч в сочетании с образованием CO 2 позволяет поддерживать хорошую однородность молодого пива благодаря снижению за это время экстрактивности на 0,5-0,8 %. Содержание дрожжей к моменту перекачивания пива на дображивание одинаково и находится на уровне 10-15 млн клеток. Если это пиво распределяется между танками соответствующего объема с помощью смесителя таким образом, что в каждый танк в данный момент времени поступает одинаковое пиво, то содержимое всех танков гарантированно характеризуется одними и темп же свойствами. В начале перекачивания пива на дображивание всегда происходит захват дрожжей со стенок конуса. Дображивание протекает, как и в других бродильных емкостях, причем дрожжи оседают немного быстрее.
С технологической точки зрения сокращенный цикл брожения не является идеальным (перекачивать пиво приходится в выходные дни или в конце недели). Кроме того, получение требуемого качества молодого пива (по экстрактивности, содержанию дрожжей и т. д.) представляется затруднительным, особенно если в один день необходимо производить перекачку нескольких танков, так как смещение, например, на 6 ч может привести к большим изменениям этих значений. В таком случае считается целесообразным продолжать сбраживание и седиментацию дрожжей, а дображивание производить за счет использования завитков. Если, например, перекачивание пива на дображивание осуществляется на день позже, но при этом еще поддерживается температура 4,0-5,0 °С, то степень сбраживания окажется на 3-6 % ниже конечного значения, а содержание дрожжей снизится с 10 млн клеток до 2-3 млн. В связи с этим следует обеспечить однородное распределение молодого пива и равномерное смешивание с завитками (10-12 % со степенью сбраживания 25-35 % и количеством дрожжевых клеток более 50 млн). Благодаря этим мерам к началу дображивания достигается обычный уровень экстрактивности и содержания дрожжевых клеток. Дображивание в этом случае независимо от остаточного количества дрожжей начинается хорошо, а пиво имеет мягкий, приятный вкус и в отличие от «нормально» перекаченного пива допускает более высокое содержание горьких веществ.
Размер танка должен быть таким, чтобы его можно было заполнить за полдня. Для крупных танков этого добиваются благодаря согласованию продолжительности перекачивания из танка для внесения дрожжей или флотационного танка. Если же заполнение продолжается очень долго, то из-за более высокой температуры внесения дрожжей и брожения возникает сильная турбулентность в активной фазе, сопоставимая с условиями брожения при перемешивании. Пиво при этом приобретает «пустой» вкус, так как очень быстро выделяется большое количество белка, образуется меньше летучих кислот и возникает неблагоприятное соотношение сложных эфиров и высших спиртов. Образуется больше «общего диацетила», поскольку его максимальное содержание достигается на 1 -2 сут позже, и снижение его содержания до конца брожения или созревания представляет серьезные проблемы.
Поэтому нецелесообразно проводить однократное внесение дрожжей в первую варку и долив семенных дрожжей в течение 24 ч даже при интенсивной аэрации. Если же в последних варках партии пива отказаться от введения воздуха, то это может вызвать расслоение пива: уже сброженная и, соответственно, более легкая часть столба жидкости будет находиться в верхней части танка, тогда как в нижней его части снижения экстрактивности еще не наблюдается. Это снижение экстрактивности наступает лишь с усилением конвекции в результате охлаждения верхней (сброженной) части жидкости, что небезопасно по микробиологическим показателям.
С учетом вышеизложенного рекомендуется вышеописанная технология перекачивания: если варки, в которые дрожжи были внесены первыми (с немного пониженной температурой и количеством внесенных дрожжей), находятся в отделении для внесения дрожжей 16 ч, то последние варки (с более высокой температурой и количеством внесенных дрожжей) перекачивают уже через 4-6 ч. К моменту смешивания температуры должны выровняться. При прямом внесении дрожжей в крупный танк существует также возможность начать процесс при пониженных температурах и количестве внесенных дрожжей, повышая их по ходу заполнения танка.
Так как этому процессу не предшествует осветление холодного сусла, то желательно, чтобы до внесения семенных дрожжей доливом в следующую варку были удалены взвести горячего сусла, осевшие за это время в конусной части путем осторожного отмучивания. Если из-за ускоренного заполнения танка это невозможно, то эту операцию следует выполнить через 6-8 ч после его полного заполнения. Это является дополнительной стадией очистки, которая оказывает благотворное влияние на свойства пива и дрожжей.
3.6.1.3. Вертикальные тапки с плоским днищем («Асахи-тапки», см. раздел 3.4.2.6) благодаря своей геометрии (отношение длины к высоте - 1: 1-1,5) и ограниченной высоте в 8-10 м характеризуются пониженной конвекцией, однако молодое пиво имеет абсолютно одинаковые характеристики. Хотя оседание дрожжей в последней фазе главного брожения дает удовлетворительный урожай дрожжей, достаточно большое их количество присутствует и в виде взвеси (25-30 млн клеток). Содержание дрожжей затем уменьшается до нормального значения благодаря длительной седиментации или применению сепараторов для молодого пива при его перекачивании на дображивание. При этом равномерной загрузки сепаратора способствует слив с помощью поплавка. Оставшиеся в танке дрожжи собирают обычным способом.
3.6.1.4. Вертикальные танки с плоскоконическим днищем (см. раздел 2.4.3.7) характеризуются отношением длины к высоте 1:1-1,5, а так называемые «унитанки» - лишь 1: 1 (условия брожения в них соответствуют условиям брожения в «Асахи-танках»). Благодаря охлаждению конической части днища, предусмотренному в отдельных конструкциях, в фазе охлаждения противотоком достигается хорошее оседание дрожжей. Дрожжи собирают после перекачивания молодого пива на дображивание и очищают на вибросите, так как на дрожжах оседают дека или частицы горьких веществ, находящиеся на поверхности жидкости во взвешенном состоянии.
3.6.1.5. Применение вертикальных бродильных танков в отделении для дображивания. Преимущество подобных танков заключается в том, что благодаря смонтированному на них охладителю имеется возможность регулировать температуру по мере сбраживания экстракта и тем самым оказывать положительное влияние на созревание пива. Содержание CO 2 в отдельных слоях как при брожении, так и в ходе дображивания остается постоянным до тех пор, пока имеет место конвекция. При этом снижение давления на поднимающееся пиво не вызывает уменьшения содержания CO 2 . Различия проявляются лишь тогда, когда прекращается конвекция вследствие интенсивного дображивания, а также ослабляется перемещение жидкости под действием разности температур (например, в результате охлаждения с 5 до 3 °C). Это незначительное расслоение можно компенсировать кратковременной продувкой CO 2 . Эта мера применяется также для осуществления дальнейшего снижения температуры ниже значения максимальной плотности (+3 °С).
Осветление пива под действием более высокого гидростатического давления в вертикальных танках хуже, чем в горизонтальных, причем дрожжи оседают медленнее. В ЦКТ дрожжи следует снимать перед спуском пива, причем из-за сильного отстоя дрожжей это иногда может вызывать затруднения. В этом случае целесообразно профильтровать содержимое конусной части накануне, чтобы избыточно не нагружать свеженамытый фильтрующий слой.
В «Асахи-танках» и аналогичных конструкциях для разгрузки фильтров применяются сепараторы пива. В «Асахи-танках» поплавок компенсирует незначительные расхождения в содержании CO 2 . Простота работы с такими танками, в том числе и для выдерживания пива в отделении дображивания, способствует их внедрению и распространению. Благодаря целенаправленному ведению доб-раживания пиво спустя 3-4 нед. (то есть на треть меньше обычного времени выдержки в отделении дображивания) считается созревшим и приобретшим безупречный вкус.
Однотанковый способ. В ЦКТ после спуска дрожжей существует возможность проводить созревание в той же емкости. Для заполнения пространства, предусмотренного на подъем, и получения желаемого содержания CO 2 танки на 12-15 % заполняют завитками со степенью сбраживания 25-35 %. При этом происходит подмывание дрожжевого слоя, и важно, чтобы пиво полностью перемешалось и на высоких уровнях танка. Как правило, перемешивание продолжается 3 сут, однако его продолжительность можно сократить путем продувки CO 2 .
Для заполнения свободного пространства иногда добавляют сброженное пиво из параллельного танка, однако на пивоваренных предприятиях зачастую отказываются от перемещения пива во избежание дополнительных регулировок и мойке.
В «Асахи-танках» молодое пиво отбирают из танка после достижения степени сбраживания, примерно на 5% меньшей КСС, подают на сепаратор для молодого пива и подключенный к нему пластинчатый холодильник, после чего возвращают через поплавок в центр слоя жидкости. Благодаря этому содержание дрожжей в пиве для последующего созревания уменьшается до 10-20 млн клеток.
3.6.1.6. В некоторых странах для уменьшения пространства на подъем, особенно в высоких узких танках и при проведении «теплого» брожения, применяют пеногасители на основе силикона. Обычно для предотвращения образования пенистой деки достаточно 4-8 г антивспенивателя/гл. Тем самым заполнение бродильных танков может осуществляться с 5 % свободного пространства. Вещества, выпадающие в осадок в результате резкого снижения значения pH (белки, полифенолы и горькие вещества), остаются во взвешенном состоянии и частично удаляются благодаря седиментации во время дображивания и при осветлении пива. Пеногаситель выводится из нива в процессе фильтрования через кизельгуровый фильтр, так что в пиве его или совсем не остается, или он присутствует в минимальном количестве, вследствие чего пенообразующая способность пива не ухудшается (в ФРГ применение пеногасителей запрещено).
Похожая информация.