Производство пива

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………….…………..3

1. Технологическая схема получения пива с описанием и указанием мест отбора отходов…………………………………………………………...…5
2. Характеристика пивной дробины…………………………………..……10
3. Использование пивной дробины……………………………………...…15
1. Применение пивной дробины в животноводстве, для выращивания плесневых грибов и кормовых дрожжей………………………….…15
2. Переработка пивной дробины для получения пищевых продуктов.20 Заключение……………………………………………………….………………22

Список использованной литературы…………………………………...………24

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее  время проблема экономного использования всех видов материальных и топливно - энергических ресурсов рассматривается как одна из основных в повышении эффективности общественного производства. Задача состоит в том, чтобы вовлечь в сферу производства не только сельскохозяйственное сырье, перерабатываемое на пищевых предприятиях, но и продукты, традиционно считавшиеся отходами основного производства. Такие отходы при их полном и рациональном использовании становятся вторичными материальными ресурсами, позволяющими расширить ассортимент продукции пищевого, технического и кормового назначения, создать дополнительные источники сырья и топлива, сократить площади под посевы технических культур, оздоровить воздушный и водяной бассейны в промышленных регионах. Одновременно появляется возможность организации малоотходного и безотходного производств и повышения их эффективности.

Пивоварение относится к одному из самых  материалоемких производств среди отраслей пищевой промышленности, при этом для получения пива расходуется яровой высококачественный ячмень. Однако даже при переработке высококачественного ячменя на пиво только 75-78% сухих веществ можно непосредственно использовать для получения целевого продукта традиционных состава и вкуса. оставшаяся часть сухих веществ включает как неизбежные технологические потери (они составляют не более 5% сухих веществ), так и отходы, которые не могут быть в полном объеме повторно использованы при производстве пива и поэтому должны быть отнесены к вторичным материальным ресурсам (DVH)/ эти отходы характеризуются значительным содержание белковых веществ, некрахмальных полисахаридов, минеральных веществ, витаминов и других ценных компонентов, что предопределяет необходимость их использования с учетом указанных свойств. В настоящее время в мире  производится около 10 млрд. дал пива, количество образующихся при этом отходов составляет более 24 млн. т.

Пивоваренная  промышленность ежегодно реализует  на кормовые цели порядка 1,5 млн. т. пивной дробины, 3,5-4,5 тыс. т зерновых отходов, 10-12 тыс. т дрожжей пивных жидких; 15-20 тыс.т солодовых ростков ежегодно перерабатываются в сельском хозяйстве и на предприятиях микробиологической промышленности. На ряде пивоваренных заводов страны организованы цехи по производству сухих очищенных пивных дрожжей, реализуемых как лечебное средство через сеть аптекоуправления.

Однако  указанные направления использования  отходов пивоварения не позволяют  в полной мере решить проблему создания малоотходных и безотходных производств.

В связи  с этим в последнее время ведутся  научно-исследовательские работы, получены интересные для науки и практики данные, позволяющие повысить эффективность  использования вторичных материальных ресурсов пивоварения и обосновать возможность и целесообразность безотходной технологии производства пива.

При этом назрела необходимость в обязательной утилизации таких отходов, как кизельгур, стеклобой, выбрасываемые в атмосферу газы брожения, в очистке сточных вод пивоваренных предприятий.

Создание  безотходного производства требует  также совершенствования системы  нормирования и учета вторичных  материальных ресурсов пивоварения, без  чего нельзя повысить уровень организации  соответствующего производства, а также  обосновать целесообразность выбранных  технических решений по использованию  ВМР.

В контрольной  работе систематизируются, обобщаются и анализируются научные сведения о вторичных материальных ресурсах, образующихся при производстве пива, перспективные направления использования ВМР пивоварения.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ ПИВА С ОПИСАНИЕМ И УКАЗАНИЕМ МЕСТ ОТБОРА ОТХОДОВ

Производство пива – сложный биотехнологический процесс, требующий наличия серьезной технической и научной базы. Процесс усложняется необходимостью соблюдения довольно строгих экологических и санитарно-гигиенических норм, определенных государством.

Приготовление пива можно  разделить на следующие стадии:

соложение        варка        брожение        осветление       созревание         фильтрация        осветление           пастеризация       розлив.

Очищенный солод (Рис.1) измельчается в вальцовой дробилке 1 в целях получения максимального количества мелкой однородной крупки и сохранения шелухи. Дробленый солод взвешивают весами 2 и ссыпают в бункер 3. Отлежавшийся дробленый солод проходит магнитную очистку в магнитоуловителе 4 и подается в заторный аппарат 5, где смешивается с теплой водой (около 20 °С) и перемешивается. По окончании перемешивания (затирания) часть заторной массы (около 40 %) перекачивают в другой заторный аппарат 6, где нагревают до температуры осахаривания (около 70 °С), а по окончании осахаривания — до кипения. При кипячении крупные частицы солода развариваются, после чего первую отварку возвращают в аппарат 5. При смешивании кипящей части затора с затором, оставшимся в аппарате 5, температура всей массы достигает 70 °С. Затор оставляют в покое для осахаривания. По окончании осахаривания часть затора снова перекачивают в аппарат 6 (вторая отварка) и нагревают до кипения для разваривания крупки. Вторую отварку возвращают в аппарат 5, где после смешивания обеих частей затора температура его повышается до 75...80 °С. Затем весь затор перекачивают в фильтрационный аппарат 7. Прозрачное сусло стекает в сусловарочный аппарат 8.

В аппарате 8 сусло кипятится с хмелем. При кипячении выпаривается некоторое количество воды, происходят частичная денатурация белков сусла и его стерилизация. Горячее охмеленное сусло спускают в хмелеотделитель 9, где вываренные хмелевые лепестки задерживаются, а сусло перекачивается в сборник горячего сусла 10.

Горячее сусло из сборника 10 подается в центробежный тарельчатый сепаратор 11, в котором оно очищается от взвешенных частиц коагулированных белков. Из сепаратора 11 сусло нагнетается в пластинчатый теплообменник 12, где охлаждается до 5...6 °С. Охлажденное сусло сливают в бродильный чан 13 вместе с дрожжами из чана 14. Брожение длится 6...8 сут. По окончании главного брожения молодое пиво отделяют от дрожжей и перекачивают в танк 15 для дображивания в течение 11...90 сут. По окончании дображивания пиво под давлением диоксида углерода нагнетается в сепаратор-осветлитель 16 и фильтр 17, где оно освобождается от взвешенных в нем дрожжей, других микроорганизмов и мелкодисперсных частиц. Осветленное пиво охлаждается рассолом в теплообменнике 18, насыщается (при необходимости) диоксидом углерода в карбонизаторе 19 и сливается в танк 20. Отфильтрованное пиво из танка 20 под давлением подается в отделение упаковывания в потребительскую и торговую тару.

К  вторичным материальным ресурсам, образующимся при производстве пива, относятся отходы от полировки (очистки) ячменя и солода перед дроблением, дробина пивная, диоксид углерода, дрожжи пивные остаточные, дробина хмелевая, осадок белков и твердых частиц (белковый отстой) после охлаждения и осветления сусла.

Промывные воды с пониженным содержанием сухих  веществ, образующиеся после полного  набора сусла при фильтровании осахаренного пивного затора, жидкая фаза осадка скоагулированных белков и других твердых  частиц и некондиционное пиво, получаемое в начале и конце фильтрования доброженного пива и  розлива осветленного пива, относятся к возвратным отходам, однако имеются и предложения  по использованию их в качестве вторичных  материальных ресурсов.

Рис.1. Машинно-аппаратурная схема линии производства пива

1 – вальцевая дробилка; 2 – весы; 3 – бункер; 4 – магнитоуловитель; 5,6 – заторный аппарат; 7 – фильтрационный аппарат; 8 – варочный аппарат; 9 – хмелеотделитель; 10 – сборник; 11 – сепаратор; 12 – пластинчатый теплообменник; 13 – бродильный чан; 14 – чан с дрожжами; 15 – танк; 16 – сепаратор-осветлитель; 17 – фильтр; 18 – теплообменник; 19 – карбонизатор; 20 – танк.

Кизельгур, не используемый повторно после завершения цикла фильтрования пива, и стеклобой  относятся к вторичному сырью.

К неизбежным технологическим потерям на стадиях  производства пива  относятся потери сухих веществ зернопродуктов на распыл при дроблении, потери экстрактивных  веществ на образование диоксида углерода в начале брожения (до сбора  его и последующего компримирования), а также потери на смачивание трубопроводов и технологического оборудования.

Сточные воды, образующиеся при мойке и  дезинфекции производственных помещений, трубопроводов, технологического оборудования и тары, относятся к отходам  пивоваренного производства. Отходами являются также отбракованные этикетки, кроненпробки, средства, применяемые для регенерации ионообменных смол при реагентном способе водоподготовки.

Схема образования  вторичных материальных ресурсов при  производстве пива представлена на рис. 2.

Рис. 2. Аппаратурно-технологическая схема производства пива и образования технологических потерь и отходов

1-Бункер для солода; 2- бункер для ячменя, 3- солодополировочнвя машина; 4- магнитный сепаратор; 5 весы автоматические; 6- солододробилка;7- вальцовый станок; 8- бункер для дробления солода; 9- бункер для ячменной муки; 10- заторный котел;11- фильтрационный чан; 12- сусловарочный котел; 13- сборник для пивной дробины; 14- хмелецедильник; 15- сборник для хмелевой дробины; 16- вирпул; 17- противоточный холодильник; 18- чан главного брожения; 19- танк дображивания; 20- фильтр для пива.

Рассмотрим  более подробно пивную дробину. Дробина пивная получается на стадии фильтрования осахаренного пивного затора, когда максимально возможное количество экстрактивных веществ, содержащихся в заторе, перешло в пивное сусло.

В настоящее  время для фильтрования пивных заторов  используют преимущественно фильтрационные чаны, в некоторых странах практическое применение находят и фильтр-прессы.

Образовавшуюся  пивную дробину выгружают и транспортируют в сборники для хранения перед  реализацией. Выгрузку дробины из фильтр-чанов  осуществляют разрыхлителем со специально установленными ножами, а последующую транспортировку до сборников - механическим способом с помощью шнекового транспортера, комбинированным пневмомеханическим с помощью транспортера и сжатого воздуха или гидротранспортом с помощью насоса.

При транспортировки дробины от фильтр-чана до сборников на большие расстояния (более 100 м) применяют насосы особой конструкции, при этом для создания оптимальной для перекачки консистенции дробину разбавляют водой.

При применении фильтр-чанов пивную дробину из фильтрационных элементов удаляют путем промывки их водой и последующей откачки  дробины через люки, расположенные  на днище чана.

При фильтровании на фильтр-прессах получаются лепешки  дробины, которые отделяют от салфеток в лоток, расположенный под фильтром, откуда дробина с помощью шнекового  транспортера или другим способом направляется в сборник для хранения перед реализацией.

Хранят  дробину в стальных сборниках, бетонных или стальных бункерах, установленных  в специальных помещениях или  вне помещений. Бункера должны иметь  угол наклона днища не менее 45 градусов, штампованные сита с отверстиями 2-3 мм для отвода воды и разгрузочные отверстия диаметром не менее 500 мм или при квадратном сечении  размером 400x400 мм.

Из сборников  или бункеров, объем которых должен быть рассчитан на 1-1,5 суточный выход  дробины, ее передают в специально оборудованные  автомашины для взвешивания на автомобильных  весах и транспортировки.

Загрузка  автомашин осуществляется с ситчатыми ковшовыми нориями, вакуумной или инжекционной системой с использованием пара.

фильтрование осахаренного пивного  затора

фильтрационные  чаны   фильтр-прессы

хранение

транспортировка в  сборники

выгрузка

Рис. 3 Схема получения пивной дробины 

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПИВНОЙ ДРОБИНЫ

Пивная  дробина образуется как остаток после отделения жидкой фазы – пивного сусла – в процессе фильтрации затора. Дробина состоит из жидкой (45%) и твердой фаз (55%). Твердая фаза дробины содержит оболочку и нерастворимую часть зерна. Состав дробины зависит от качества солода, количества несоложенного сырья, а также сорта изготовляемого пива.

Полностью использовать пивную дробину, образующаяся при производстве пива, практически  невозможно, так как часть из них  безвозвратно теряется. Нормативы образования и  сбора вторичных материальных ресурсов призваны обеспечить наиболее полный сбор отходов, образующихся при производстве пива. Они используются для обоснованного определения объемов указанных видов вторичных материальных ресурсов, необходимых условий для организации их хранения и подготовки к переработке  внутри отрасли или реализации другим отраслям.

Нормативы образования и  сбора  дробины пивной устанавливаются в процентах к объему готового пива. Нормативы образования, сбора и переработки пивной дробины приведены в табл. 1.

Таблица 1

Нормативы образования, сбора и переработки  пивной дробины 

Величина  планируемого предельно допустимого  норматива сбора пивной дробины  устанавливается равной нормативу  образования.

Величина  фактического норматива сбора определяется по формуле:

где -фактический норматив сбора дробины пивной, %; Р_д- количество дробины, образовавшееся за отчетный период, т воздушно - сухих веществ; К- коэффициент пересчета фактической влажности на стандартную (К=(100- b_факт)/(100- b_ст); V_п- количества пива, выработанного за отчетный период, тыс.л.

При определении К принимается, что b_факт равняется фактической средневзвешенной влажности дробины за отчетный период, %; b_ст=88% при транспортировке дробины гидротранспортом и 75% при сухой выгрузке дробины (посредством шнека и сжатого воздуха).

Пример  расчета нормативов представлен  в табл. 2.

Таблица 2

Согласно статье 16 Федерального закона от 10.01.2002 г. №7-ФЗ «Об охране окружающей среды», негативное воздействие на окружающую природную среду является платным. При этом обращает внимание тот факт, что природопользователь платит дважды: за размещение негативно воздействующих на окружающую среду отходов на свалке – в федеральный (20%) и краевой (80%) бюджеты и за сбор и вывоз отходов на полигон – предприятию, которое оказывает эти услуги.

Степень вредного воздействия пивной дробины  на природную среду котируется как  очень низкая, при которой экологическая  система практически не нарушена. На основании этого в пределах установленных лимитов размещения отходов пивной дробины за 1 куб. метр природопользователь должен заплатить 15 рублей, а с учетом коэффициента, учитывающего экологические факторы и для Центрального экономического района РФ имеющего значение 1,6,–24 рубля. В случае отсутствия соответствующих разрешений или превышения лимитов на размещение отходов вся величина негативного воздействия считается сверхлимитной, а при расчете платы к базовому нормативу применяется повышающий коэффициент 5, то есть за размещение 1 куб. метра пивной дробины на свалке предприниматель должен заплатить 100руб.

Проект  нормативов образования отходов  и лимитов на их размещение включает характеристику мест временного хранения отходов у индивидуального предпринимателя  или юридического лица, обоснование  количества временного хранения отходов  и периодичности вывоза отходов. До момента транспортировки отходов  пивной дробины на полигон она  хранится на промплощадке предприятия. Нарушение предельного количества временного накопления на территории предприятия, сроков вывоза отходов сопряжено с наложением штрафных санкций.

Пивоваренные  заводы заинтересованы в продаже  пивной дробины, особенно в теплый период года, когда она подвержена интенсивному разложению с массой неблагоприятных  эффектов. Сбыт пивной дробины осуществляется по договорной цене. Так, например, К***ская пивоваренная компания продает этот вид отхода по цене 36-40 рублей за 1 тонну.

Следовательно, пивоваренным заводам РФ экономически не выгодно отправлять пивную дробину  на свалку. Такие отходы следует перерабатывать самостоятельно или продавать другим организациям. Однако желающих приобрести пивную дробину у российских пивоваров мало. Тому причиной незнание всего потенциального спектра ее применения, слабая технологическая оснащенность и российский менталитет. Ежегодно на пивоваренном заводе средней мощности уходит в отходы 35000 тонн пивной дробины. При таких масштабах умелое и бережное использование отходов и побочных продуктов не только может дать ощутимый доход переработчику этих отходов, но и устранить угрозу загрязнения окружающей среды.  

 С  другой стороны, отходы пивоварения  обращают на себя внимание  как источник комплекса веществ  с пищевой ценностью и биологической  активностью. В таблице 3 представлен химический состав свежей (сырой) и сухой пивной дробины.

Таблица 3

Химический состав пивной дробины (в 1 кг)

В процентном отношении состав сухой пивной дробины  выглядит следующим образом (таблица 4).

Таблица 4

Состав сухой пивной дробины (в %)

Столь богатый  белково-минеральный состав пивной дробины определяет ее использование  в различных отраслях народного  хозяйства.

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПИВНОЙ ДРОБИНЫ

1. Применение пивной дробины в животноводстве, для выращивания плесневых грибов и кормовых дрожжей

В настоящее  время пивную дробину реализуют  в основном на корм скоту в нативном виде. Использование сырой пивной дробины оказывает положительное влияние на продуктивность дойных коров, способствует повышению прироста при откорме свиней и крупного рогатого скота.

Научный опыт по определению экономической  эффективности использования пивной дробины при откорме рогатого скота был поставлен в Рязанской  области. Были отобраны три группы животных:

• 1 группа (91 голова) - контрольная, ее откармливали на обычном хозяйственном рационе, состоящем из 26,7% концентратов, 33,3% грубых кормов, 40% сочных кормов;
• 2 группа (85 голов)- 59,2% рациона по питательности составляла пивная дробина, 17,1% концентраты, 23,7% грубые корма;
• 3 группа (89 голов) - 57,5% барды, 19,2% концентратов и 23,3% грубых кормов.

В течение  опыта (134 дня) каждому бычку скармливали  ежедневно от 7,8 до 8,2 к.е. с содержанием 759-1246 г перевариваемого протеина. Одновременно в корм вводили по 35-40 г соли и трикальцийфосфата. Кормление  было групповое, трехкратное. Пивную дробину  доставляли автотранспортом и скармливали  свежими в чистом виде или в  смеси с грубыми отходами, отчего поедаемость последних, особенно соломы, немного улучшалась. Итоговые показатели откорма приведены в табл. 5.

Наиболее  высокий темп откорма имела 2 группа животных. Себестоимость 1 к.е. и всего  рациона в целом снизилась  во 2 и 3 группах, были сэкономлены дорогостоящие  концентрированные корма и грубые корма.

Таблица 5

Итоговые  показатели откорма