Спосіб приготування пивного сусла

Реферат: UA 104155 U UA 104155 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі харчової, мікробіологічної та фармацевтичної промисловості, зокрема до способу приготування пивного сусла із крохмальвмісної сировини (солод, зерно злакових культур, тощо) для подальшого виготовлення пива, спирту, квасу або живильного середовища для культивування мікроорганізмів, а також може бути використана при проектуванні апаратів, що включають проведення екстракції, в тому числі і в полі температур, що змінюються. Приготування пивного сусла включає наступні процеси: отримання затору - суміші роздробленої сировини і води, які утворюють тверду і рідку фази затору, його затирання ферментативної екстракції водорозчинних речовин із сировини, та фільтрації затору відокремлення отриманого пивного сусла (рідкої фази затору) від нерозчинних залишків сировини (твердої фази затору). Однією з найважливіших технологічних операцій приготовления пивного сусла є процес затирання. Затирання здійснюється в цілях переходу в розчинний стан максимальної кількості екстрактних речовин із сировини, в результаті ферментативного розщеплення крохмалю сировини до цукрів. Існують два методи проведення процесу затирання: настійний і відварний. Настійний метод полягає в тому, що роздроблену сировину змішують з водою і поступово підігрівають суміш до необхідної температури з втриманням певної часової паузи при досягнутій температурі для завершення ферментативного оцукрювання. Відварний метод характеризується тим, що частина затору при затиранні відбирається з заторної ємності (ємність де проводиться затирання), і перекачується у варильну ємність, де кип'ятиться, після чого повертається назад у заторну ємність, таким чином підвищуючи температуру затору. Існують різні температурні-часові режими затирання, приведемо найпоширеніший з них на прикладі настійного методу затирання. Роздроблену сировину змішують з водою температура якої становить 35 °C-45 °C. Утворений затор повільно перемішують, одночасно піднімаючи його температуру до 52 °C із швидкістю 1 °C/хвилину. При такій температурі затор витримують 5-30 хвилин, зрідка його помішуючи. Потім, при безперервному перемішуванні, температуру затору підвищують до 62 °C-65 °C і при такій температурі витримують паузу від 20 хвилин до 1,5 години. Надалі підвищують температуру до 70 °C-72 °C, при якій і відбувається кінцеве оцукрювання протягом 10-30 хвилин. Потім затор нагрівають до 76 °C-78 °C і на цьому процес затирання завершують. Далі приступають до фільтрації затору, тобто відокремлення отриманого пивного сусла від нерозчинних залишків сировини. З викладеного вище слідує, що мають існувати ефективні способи проведення процесу затирання, які забезпечують достатній рівень тепло-масообміну в заторі і дозволять досягти максимальний рівень екстракції водорозчинних речовин із сировини. Відомим аналогом є спосіб приготування пивного сусла, що включає в себе процеси отримання затору - суміші необхідної для приготування пивного сусла сировини і води, які утворюють тверду і рідку фази, та проведення процесів затирання і фільтрації [патент DE 10150395, МПК С12С 13/10, опубл. 24.04.2003], де процес затирання здійснюється за допомогою гідравлічного насоса, а сировину, що затирають, розміщують всередині порожнистого циліндра, між двома рухомими вздовж його осі сітчастими основами, які виконують роль фільтрів, пропускаючи рідку фазу затору, яка нагнітається гідравлічним насосом, і затримуючи тверду фазу затору всередині порожнистого циліндра. Аналог має ряд недоліків. По-перше, використання гідравлічного насоса для забезпечення процесу перемішування затору не забезпечує рівномірне проникнення рідкої фази затору крізь тверду, за рахунок локального злипання сировини, що в свою чергу призводить до значного зниження екстрактивності водорозчинних речовин із сировини, по-друге, можливе утворення промоїн призведе до аварійної зупинки процесу затирання і, на кінець, вище описаним способом неможливо здійснити відварний метод затирання. Найближчим аналогом до корисної моделі є спосіб приготування пивного сусла, що включає в себе процеси отримання затору - суміші необхідної для приготування пивного сусла сировини і води, які утворюють тверду і рідку фази, та проведення затирання - ферментативної екстракції водорозчинних речовин із сировини, які здійснюють у заторній ємності під дією відцентрових сил, що виникають в результаті обертання циліндричної сітчастої ємності, з розташованою в ній сировиною, та подальшого проведення фільтрації, [міжнародна заявка WO 2010/056149, МПК С12С 7/00, С12С 13/00, опубл. 20.05.2010], при якому сировину поміщають в принаймні один водопроникний контейнер-мішечок, а обертання циліндричної сітчастої ємності відбувається навколо горизонтальної осі. Порівняно з аналогом, що розглянуто вище, цей спосіб достатньо ефективно забезпечує екстракцію водорозчинних речовин із сировини, проте основний недолік зазначеного способу - потреба в розміщенні сировини в водопроникні контейнери-мішечки, і крім цього обертання циліндричної сітчастої ємності з розташованою в ній сировиною навколо 1 UA 104155 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 горизонтальної осі призводить до ускладнення її конструкції, а саме обов'язковій наявності герметичного люка, що в сукупності призводить до значного подорожчання виробництва пивного сусла таким способом. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу приготування пивного сусла, який дозволить значно спростити реалізацію процесів затирання і фільтрації, за рахунок підвищення їх надійності, зручності і економічності, а також зменшення трудомісткості і матеріаломісткості при реалізації способу приготування пивного сусла. Технічне рішення має забезпечити необхідний рівень тепломасопереносу в заторі, виключити необхідність проведення додаткових операцій з сировиною, а саме пакування в контейнери-мішечки, та значно спростити конструкцію апарату для приготування пивного сусла, що особливо важливо для домашнього пивоваріння у побутовому використанні. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб приготування пивного сусла включає в себе процеси отримання затору - суміші, необхідної для приготування пивного сусла, сировини і води, які утворюють тверду і рідку фази, та його затирання - ферментативної екстракції водорозчинних речовин із сировини, які здійснюють у заторній ємності під дією відцентрових сил, що виникають в результаті обертання циліндричної сітчастої ємності, з розташованою в ній сировиною, та подальшого проведення фільтрації, згідно з корисною моделлю, обертання циліндричної сітчастої ємності здійснюють навколо вертикальної осі, з одночасним розпушуванням твердої фази затору. Згідно з корисною моделлю, розпушування твердої фази затору здійснюють за допомогою розпушуючого стрижня, нерухомо встановленого в безпосередній близькості до внутрішньої циліндричної поверхні циліндричної сітчастої ємності. Згідно з корисною моделлю, фільтрацію затору здійснюють за рахунок вилучення циліндричної сітчастої ємності із заторної ємності і встановлення її безпосередньо над заторною ємністю для проведення процесу відділення отриманого пивного сусла від твердої фази затору. Згідно з корисною моделлю, заторна ємність виконує функції, як ємності для проведення процесу затирання, так і варильної ємності для подальшого кип'ятіння приготовленого пивного сусла. Корисна модель пояснюється кресленням. Заторну ємність 1 наповнюють водою. Сировину розміщують в циліндричну сітчасту ємність 2, яку в свою чергу опускають в заторну ємність 1, потім встановлюють розпушуючий стрижень 3 в безпосередній близькості до внутрішньої циліндричної поверхні циліндричної сітчастої ємності 2. Циліндрична поверхня і нижня основа циліндричної сітчастої ємності 2 виготовлена з водопроникного фільтрувального матеріалу здатного розділити тверду і рідку фази затору. Циліндричну сітчасту ємність 2 приводять в обертання навколо вертикальної осі 4 на невеликих обертах. Ефективне перемішування сформованого затору відбувається завдяки виникненню, під час обертання циліндричної сітчастої ємності 2, відцентрових сил, під дією яких відбувається промивання твердої фази 5 затору рідкою фазою 6, за рахунок встановлення циркуляційних потоків 7 рідкої фази 6 затору, за допомогою яких здійснюється процес тепломасопереносу при проведенні процесу затирання. Одночасно тверда фаза 5 затору під дією циркуляційних потоків 7 спрямовується на внутрішню циліндричну поверхню циліндричної сітчастої ємності 2, де піддається розпушенню нерухомо встановленим розпушуючим стрижнем 3, що в свою чергу забезпечує ефективне перемішування твердої фази 5 затору. Температуру затору та його нагрів/охолодження контролюють за допомогою датчика температури 8 і елемента нагріву 9, які підключені до блоку управління (на кресленні не показаний). Після завершення процесу затирання циліндричну сітчасту ємність 2 вилучають із заторної ємності 1 і розміщують безпосередньо над нею, даючи можливість отриманому пивному суслу відокремитись від твердої фази 5 затору. Таким чином, використовуючи обертання циліндричної сітчастої ємності 2 навколо вертикальної осі 4, всі етапи процесу приготування пивного сусла і подальшого його кип'ятіння можливо здійснити лише в одній заторній ємності 1, без залучення додаткової варильної ємності, при цьому затирання можливо проводити як настійним, так і відварним методами. Заявником був виготовлений і випробуваний дослідний зразок пристрою, який реалізує заявлену корисну модель. Для приготування пивного сусла у 30-ти літрову заторну ємність 1 заливали 14 літрів води і за допомогою елемента нагріву 9 підігрівали її до температури 35 °C. Роздроблений світлій ячмінний солод, який використовували як сировину, в кількості 4 кілограми засипали у циліндричну сітчасту ємність 2, яку опускали у заторну ємність 1, далі встановили розпушуючий стрижень 3 в безпосередній близькості до внутрішньої циліндричної поверхні циліндричної 2 UA 104155 U 5 10 15 20 25 сітчастої ємності 2. Через блок управління задали необхідні температурні і часові інтервали затирання і привели в обертання циліндричну сітчасту ємність 2. Приклад температуро-часового алгоритму затирання: Підігрів затору до 52 °C; Перша пауза: 15 хвилин при температурі 52 °C; Підігрів затору до 62 °C; Друга пауза: 40 хвилин при температурі 62 °C; Підігрів затору до 72 °C; Третя пауза: 20 хвилин при температурі 72 °C; Підігрів затору до 78 °C. В залежності від сорту пива технологічні режими можуть відрізнятися від наведених. В заторній ємності 1 вода і сировина змішуються під дією відцентрових сил, які виникають в результаті обертання циліндричної сітчастої ємності 2 навколо вертикальної осі 4. Рідка фаза 6 затору безупинно циркулює з об'єму циліндричної сітчастої ємності 2 в простір між заторною ємністю 1 і циліндричною сітчастою ємністю 2, промиваючи сировину, і виконуючи ефективне екстрагування водорозчинних речовин із твердої фази 5 затору. Після завершення процесу затирання циліндричну сітчасту ємність 2 з розташованою у ній твердою фазою 5 затору вилучили з заторної ємності 1 і розмістили безпосередньо над нею, для проведення відділення отриманого пивного сусла від твердої фази 5 затору. Таким чином було отримано 25 літрів пивного сусла з щільністю 11,3 %. При випробуваннях і дослідній перевірці була підтверджена простота реалізації способу, зручність, надійність та економічність при експлуатації, а також високі показники екстрактивності, які були в межах 68-71 %. При цьому, у порівнянні з відомими установками, виготовлений пристрій в основі якого лежить реалізація заявленої корисної моделі, має малу вагу і габарити, що особливо важливо для приготування пивного сусла в домашніх умовах. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 1. Спосіб приготування пивного сусла, що включає в себе процеси отримання затору - суміші, необхідної для приготування пивного сусла, сировини і води, які утворюють тверду і рідку фази, та його затирання - ферментативної екстракції водорозчинних речовин із сировини, які здійснюють у заторній ємності під дією відцентрових сил, що виникають в результаті обертання циліндричної сітчастої ємності з розташованою в ній сировиною, та подальшого проведення фільтрації, який відрізняється тим, що обертання циліндричної сітчастої ємності здійснюють навколо вертикальної осі, з одночасним розпушуванням твердої фази затору. 2. Спосіб за пунктом 1, який відрізняється тим, що розпушування твердої фази затору здійснюють за допомогою розпушуючого стрижня, нерухомо встановленого в безпосередній близькості до внутрішньої циліндричної поверхні циліндричної сітчастої ємності. 3. Спосіб за пунктом 1, який відрізняється тим, що фільтрацію затору здійснюють за рахунок вилучення циліндричної сітчастої ємності із заторної ємності і встановлення її безпосередньо над заторною ємністю для проведення процесу відділення отриманого пивного сусла від твердої фази затору. 4. Спосіб за пунктом 1, який відрізняється тим, що заторна ємність виконує функції як ємності для затирання, так і варильної ємності для подальшого кип'ятіння приготовленого пивного сусла. 3 UA 104155 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4