Спосіб приготування пивного сусла та пристрій для його реалізації

Реферат: Винахід належить до способу приготування пивного сусла та пристрою для його здійснення. Спосіб передбачає процеси отримання затору та його затирання, які здійснюють у заторній ємності під дією відцентрових сил, що виникають в результаті обертання циліндричної сітчастої ємності, з розташованою в ній сировиною. При цьому обертання циліндричної сітчастої ємності здійснюють навколо вертикальної осі, з одночасним розпушуванням твердої фази затору за допомогою розпушуючого стрижня, нерухомо встановленого в безпосередній близькості до її внутрішньої циліндричної поверхні, а фільтрацію затору здійснюють за рахунок вилучення циліндричної сітчастої ємності із заторної ємності і встановлення її безпосередньо над нею для проведення процесу відділення рідкої фази затору від твердої. Пристрій для приготування пивного сусла містить заторну ємність, забезпечену елементом нагріву, зливним патрубком та встановленим всередині неї вузлом затирання і фільтрації, який складається з циліндричної сітчастої ємності, датчика температури та розпушуючого стрижня, при цьому циліндрична сітчаста ємність встановлена з можливістю обертання навколо вертикальної осі, а вузол затирання і фільтрації з можливістю вилучення його із заторної ємності і розміщення безпосередньо над нею. UA 114743 C2 (12) UA 114743 C2 UA 114743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Група винаходів належить до харчової, мікробіологічної та фармацевтичної промисловості, зокрема до технології приготування пивного сусла із крохмальвмісної сировини (солод, зерно злакових культур, тощо), та подальшого виготовлення пива, спирту, квасу або живильного середовища для культивування мікроорганізмів, і може бути використана при проектуванні апаратів, що передбачають 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, затирання проведення екстрагування та ферментативного розчеплення водорозчинних речовин вилучених із сировини, 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 суху 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 і після чого повертається назад, 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 35-45 °C. Утворений затор повільно перемішують, одночасно піднімаючи його температуру до 52 °C протягом 10-20 хвилин. При такій температурі затор витримують 5-30 хвилин, зрідка його помішуючи. Потім, при безперервному перемішуванні, температуру затору підвищують із швидкістю 1 °C/хвилину до 62 °C і при такій температурі витримують паузу від 20 хвилин до 1,5 години. Надалі підвищують температуру до 72 °C, при якій і відбувається кінцеве оцукрювання протягом 10-30 хвилин. Потім затор нагрівають до 78 °C і на цьому процес затирання завершують. Далі приступають до фільтрації, тобто відокремлення отриманого сусла від нерозчинних залишків сировини. З викладеного вище слідує, що мають існувати ефективні способи і пристрої для проведення процесу затирання, які забезпечать достатній рівень тепло-масообміну в заторі, і дозволять досягти максимальний рівень екстракції водорозчинних речовин із сировини. Із рівня техніки відомий спосіб приготування пивного сусла, який вибраний як прототип, 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 - проведення екстрагування та ферментативного розчеплення водорозчинних речовин вилучених 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 приготовленого пивного сусла [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 всередині заторної ємності. 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 горизонтальної осі не дозволяє достатньо ефективно використати відцентрові сили для продуктивного проведення процесу затирання, що в сукупності призводить до значного подорожчання виробництва пивного сусла таким способом. Відомо пристрій для приготування пивного сусла, який вибраний як прототип, що містить ємність, яка являє собою заторну ємність, із зливним патрубком і встановленими всередині ємності елементом нагріву, і вузлом затирання і фільтрації водорозчинних речовин із сировини, що виконаний у вигляді циліндричної сітчастої ємності, встановленої з можливістю обертання від приводу [міжнародна заявка WO 2010/056149, МПК С12С 7/00, С12С 13/00, опубл. 20.05.2010], у якому сировину попередньо розміщують в водопроникні контейнери-мішечки, а вузол затирання і фільтрації водорозчинних речовин із сировини виконано у вигляді циліндричної сітчастої ємності, яка обертається навколо горизонтальної осі. Недоліком зазначеного пристрою є складність конструкції і незручність експлуатації, які обумовлені необхідністю в розміщенні сировини в водопроникні контейнери-мішечки. Також горизонтальне розташування валу обертової циліндричної сітчастої ємності призводить до ускладнення конструкції вузла затирання і фільтрації, за рахунок необхідності використання 1 UA 114743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 герметичного люка в заторній ємності, що в сукупності призводить до значного подорожчання пристрою для приготування пивного сусла. Крім цього фільтрація пивного сусла можлива тільки після його перекачування в іншу додаткову ємність. Таким чином, технічне рішення за прототипом не передбачає можливості використати ємність, де проводилось затирання одночасно як і варильну ємність для подальшого збору і кип'ятіння отриманого пивного сусла. В основу групи винаходів поставлено задачу створення способу та пристрою для приготування пивного сусла, які дозволять значно спростити реалізацію процесів затирання і фільтрації при приготуванні пивного сусла, за рахунок підвищення їх надійності, зручності і економічності, а також зменшення трудомісткості і матеріаломісткості при реалізації заявленої групи винаходів для приготування пивного сусла. Заявлені технічні рішення мають забезпечити необхідний рівень тепломасопереносу в заторі, виключити необхідність проведення додаткових операцій з сировиною, а саме пакування в контейнери-мішечки, та значно спростити конструкцію пристрою для реалізації процесів затирання та фільтрації для приготування пивного сусла, що особливо важливо для домашнього пивоваріння у побутовому використанні. Для вирішення задачі, в частині способу із заявленої групи винаходів, у відомому способі 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 - проведення екстрагування та ферментативного розчеплення водорозчинних речовин вилучених 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 до заявленого способу, обертання циліндричної сітчастої ємності здійснюють навколо вертикальної осі, з одночасним розпушуванням твердої фази затору. Згідно з окремим варіантом реалізації способу, що заявляється розпушування твердої фази затору здійснюють за допомогою розпушуючого стрижня, нерухомо встановленого в безпосередній близькості до внутрішньої циліндричної поверхні циліндричної сітчастої ємності. Згідно з іншим варіантом реалізації способу, що заявляється, фільтрацію затору здійснюють за рахунок вилучення циліндричної сітчастої ємності із заторної ємності і встановлення її безпосередньо над заторною ємністю для проведення процесу відділення рідкої фази затору від твердої. Згідно з додатковим варіантом реалізації способу, що заявляється, заторна ємність виконує функції, як ємності для проведення затирання, так і ємності для збору та подальшого кип'ятіння приготовленого пивного сусла. Для вирішення задачі, в частині пристрою із заявленої групи винаходів, у відомому пристрої для приготування пивного сусла, що містить заторну ємність, забезпечену елементом нагріву, зливним патрубком, і встановленим всередині неї вузлом затирання і фільтрації водорозчинних речовин, вилучених із сировини, необхідної для приготування пивного сусла, що виконаний у вигляді циліндричної сітчастої ємності, встановленої з можливістю обертання від приводу, згідно до заявленого пристрою, вузол затирання і фільтрації містить датчик температури та розпушуючий стрижень, встановлений в безпосередній близькості до внутрішньої циліндричної поверхні сітчастої ємності, при цьому циліндрична сітчаста ємність встановлена з можливістю обертання навколо вертикальної осі. Згідно з окремим варіантом реалізації пристрою вузол затирання і фільтрації встановлений з можливістю вилучення із заторної ємності і розміщення безпосередньо над нею. Згідно з іншим варіантом реалізації заявленого пристрою для приготування пивного сусла датчик температури, елемент нагріву і привід циліндричної сітчастої ємності з'єднані з блоком управління. Суть заявлених технічних рішень пояснюється ілюстраціями, де: на фіг. 1 схематично показаний загальний вигляд пристрою для приготування пивного сусла; на фіг. 2 представлена візуалізація заявленого способу приготування пивного сусла. Пристрій для приготування пивного сусла, що схематично показаний на фігурі 1, містить заторну ємність І із зливним патрубком 2, яка забезпечена датчиком температури 3, елементом нагріву 4 (який може бути встановлений, як всередині, так і зовні заторної ємності 1), та вузлом затирання і фільтрації, який включає в себе: - циліндричну сітчасту ємність 5, встановленої з можливістю вилучення із заторної ємності 1 та обертання навколо вертикальної осі. При чому циліндрична стінка (тобто циліндрична поверхня) і нижня основа циліндричної сітчастої ємності 5 виготовлено з водопроникного фільтрувального матеріалу здатного розділити тверду і рідку фази затору; - розпушуючого стрижня 6, встановленого в безпосередній близькості до внутрішньої циліндричної поверхні циліндричної сітчастої ємності 5; 2 UA 114743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 - приводу 7 циліндричної сітчастої ємності 5. Датчик температури 3, нагрівальний елемент 4 і привід 6 циліндричної сітчастої ємності 5 з'єднані з блоком управління (на фігурі 1 не показаний). За допомогою описаного пристрою реалізується спосіб приготування пивного сусла, який пояснюється за допомогою фіг. 2. Заторну ємність 1 наповнюють водою. Сировину розміщують в циліндричну сітчасту ємність 5, яку в свою чергу опускають в заторну ємність 1, потім встановлюють розпушуючий стрижень 6. Циліндричну сітчасту ємність 5 приводять в обертання навколо вертикальної осі на невеликих обертах. Ефективне перемішування сформованого затору відбувається завдяки виникненню, під час обертання циліндричної сітчастої ємності 5, відцентрових сил, під дією яких відбувається промивання твердої фази 8 затору рідкою фазою 9, за рахунок встановлення циркуляційних потоків 10 рідкої фази 9, за допомогою яких здійснюється процес тепломасопереносу при проведенні затирання. Одночасно тверда фаза затору 8 під дією циркуляційних потоків 10 спрямовується на внутрішню циліндричну поверхню сітчастої ємності 5, де піддається розпушенню нерухомо встановленим стрижнем 6, що в свою чергу забезпечує ефективне перемішування твердої фази 8 затору. Температуру затору та його нагрів/охолодження контролюють за допомогою датчика температури 3 і елементу нагріву 4, які підключені до блоку управління (на фігурі 2 не показаний). Після завершення процесу затирання циліндричну сітчасту ємність 5 вилучають з заторної ємності 1 і розміщують безпосередньо над нею даючи можливість суслу відокремитись від твердої фази 8 затору. Таким чином, використовуючи обертання циліндричної сітчастої ємності 5, навколо вертикальної осі, всі етапи процесу приготування сусла і подальшого 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. Приклад конкретної реалізації заявленої групи винаходів У 30-літрову заторну ємність 1 заливали 14 літрів води і за допомогою елемента нагріву 4 підігрівали до температури 35 °C. Роздроблений світлій ячмінний солод, який використовували як сировину, в кількості 4 кілограми засипали у циліндричну сітчасту ємність 5, яку потім опускали у заторну ємність 1, далі встановлювали розпушуючий стрижень 6, і привід 7. Через блок управління задавали необхідні температурні і часові інтервали затирання і ввімкнули пристрій у роботу. Був заданий такий алгоритм затирання: - підігрів суміші до 52 °C; - перша пауза: 15 хвилин при температурі 52 °C; - підігрів суміші до 62 °C; - друга пауза: 40 хвилин при температурі 62 °C; - підігрів суміші до 72 °C; - третя пауза: 20 хвилин при температурі 72 °C; - підігрів суміші до 78 °C. Після завершення алгоритму затирання циліндричну сітчасту ємність 5 вилучали із заторної ємності 1 і розміщали безпосередньо над нею, даючи можливість отриманому пивному суслу відділитись від залишків сировини. Таким чином у заторній ємності 1 було зібрано 25 літрів пивного сусла з щільністю 11,3 %. При випробуваннях і дослідній перевірці підтверджена простота реалізації способу, та зручність, надійність і економічність при експлуатації заявленого пристрою. При цьому, у порівнянні з відомими установками, запропонований пристрій для приготування пивного сусла, зважаючи на його простоту, має малу вагу і габарити, що особливо важливо для приготування пивного сусла в домашніх умовах. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Спосіб приготування пивного сусла, що передбачає процес отримання затору, який включає змішування необхідної для приготування пивного сусла сировини і води, що утворюють тверду і рідку фази, та процес його затирання, що включає проведення екстрагування та ферментативного розчеплення водорозчинних речовин, вилучених 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 за допомогою розпушуючого стрижня, нерухомо встановленого в безпосередній близькості до внутрішньої циліндричної поверхні циліндричної сітчастої ємності, а фільтрацію затору здійснюють за 3 UA 114743 C2 5 10 15 рахунок вилучення циліндричної сітчастої ємності із заторної ємності і встановлення її безпосередньо над заторною ємністю для проведення процесу відділення рідкої фази затору від твердої. 2. Спосіб за пунктом 1, який відрізняється тим, що заторна ємність виконує функції як ємності для проведення затирання, так і ємності для збору та подальшого кип'ятіння приготовленого пивного сусла. 3. Пристрій для приготування пивного сусла, що містить заторну ємність, забезпечену елементом нагріву, зливним патрубком, і встановленим всередині неї вузлом затирання і фільтрації, що виконаний у вигляді циліндричної сітчастої ємності, встановленої з можливістю обертання від приводу, який відрізняється тим, що вказаний вузол затирання і фільтрації містить датчик температури та розпушуючий стрижень, встановлений в безпосередній близькості до внутрішньої циліндричної поверхні сітчастої ємності, при цьому циліндрична сітчаста ємність встановлена з можливістю обертання навколо вертикальної осі, а вузол затирання і фільтрації з можливістю вилучення його із заторної ємності і розміщення безпосередньо над нею. 4. Пристрій за пунктом 3, який відрізняється тим, що датчик температури, елемент нагріву і привід циліндричної сітчастої ємності з'єднані з блоком управління. 4 UA 114743 C2 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5