В технологическом цикле производства пива необходим контроль многих параметров. Однако в наибольшей степени на качество конечного продукта в условиях производства и хранения оказывают такие факторы, как температура, относительная влажность и концентрация диоксида углерода. Рассмотрим более подробно способы контроля этих величин на различных этапах процесса производства.
Контроль температуры
Контролировать температурные режимы в процессе пивоварения необходимо на следующих стадиях:
• контроль температуры и относительной влажности воздуха при хранении дрожжей;
• контроль температуры сусла в процессах брожения (дображивания);
• контроль температуры в холодильной камере при хранении жидких дрожжей;
• контроль температуры в процессе сушки дрожжей;
• контроль температуры конечного продукта.
Контроль температуры и относительной влажности воздуха при хранении дрожжей
В свежем виде пивные дрожжи представляют собой нестойкий продукт, и разложение их при комнатной температуре начинается через несколько часов, а при температуре 30°С — через 20–30 минут. Наилучший метод консервирования дрожжей — это сушка. В сухом виде (при содержании влаги около 10%) дрожжи сохраняются в течение длительного времени.
Измерять и, при необходимости, поддерживать температуру и относительную влажность воздуха в производственных и складских помещениях позволяют приборы серии ИВТМ-7.
Достоинства термогигрометров серии ИВТМ-7:
• приборы относятся к классу профессионального оборудования и внесены в Госреестры средств измерений России и Республики Казахстан;
• высокая точность измерений (погрешность измерения относительной влажности составляет ±2%, температуры ±0,2°С);
• минимальная стоимость для приборов такого класса;
• широкий модельный ряд, который пополняется новыми моделями несколько раз в год; • возможность модернизировать стандартные модификации приборов в соответствии с техническими требованиями Заказчика.
Серия ИВТМ-7 представлена портативными и стационарными модификациями приборов. Портативные термогигрометры ИВТМ-7 М (с попеременной индикацией измеренных значений на дисплее), ИВТМ-7 М2 (с одновременной индикацией), ИВТМ-7МК (зонд жестко соединен с прибором кабелем длиной 1 метр, с одновременной индикацией) применяются для оперативной оценки параметров микроклимата в помещениях. Термогигрометры проставляются в корпусах двух цветов: черном и белом.
Эти модели наиболее просты в эксплуатации и не требуют специальной подготовки персонала. Приборы снабжены специальными отверстиями на корпусе, что делает возможным их крепление к стене для осуществления непрерывного контроля температуры и влажности в помещениях. На основе портативных приборов могут быть созданы системы контроля температуры и относительной влажности, обеспечивающие постоянную регистрацию данных.
Построение измерительной сети на основе портативных термогигрометров позволяет не только считывать показания в точках контроля (в рабочих помещениях, на складах с готовой продукцией), но и в on-line режиме контролировать изменения параметров микроклимата на экране ПК на пункте контроля.
Система может формироваться из термогигрометров следующих модификаций:
1. Портативные термогигрометры ИВТМ-7М3 (со встроенным адаптером для объединения в измерительную сеть). Приборы объединяются в сеть при помощи кабеля между приборами и ПК, сигнал передается через преобразователь ПИ-1У непосредственно на ПК пользователя. Измеренные результаты транслируются на один или несколько компьютеров. Такая возможность позволяет организовать наблюдение за параметрами воздуха одновременно в нескольких помещениях с формированием статистики показаний за определенный период времени.
2. Если нет возможности прокладывать кабель, то формируется измерительная сеть на основе приборов ИВТМ-7М4 (с возможностью передачи результатов измерений на ПК по радиоканалу). Информация с приборов поступает на радиомодем РМ-1, подключенный к персональному компьютеру пользователя. При значительном удалении приборов от радиотрансивера используется ретранслятор РТ-1. Данные, получаемые со всех приборов системы, могут выводиться на один или несколько ПК для просмотра и архивирования.
В серии ИВТМ-7 также выделяют следующие портативные модификации приборов:
• ИВТМ-7 М-С оснащен светодиодным индикатором, что позволяет проводить измерения в помещениях со слабой освещенностью;
• термогигрометры ИВТМ-7 М5 и ИВТМ-7 М 5–3 помимо температуры и относительной влажности воздуха измеряют атмосферное давление;
• модификация ИВТМ-7М6 позволяет записывать результаты измерений на съемную карту памяти microSD, что позволяет удобно переносить данные на компьютер. Исполнение ИВТМ-7М6-02 имеет канал индикации атмосферного давления. Работа с компьютером осуществляется термогигрометром по USB интерфейсу;
• ИВТМ-7 М7 – термогигрометр с Bluetooth интерфейсом. Различают две модификации: ИВТМ-7 М7–01 и ИВТМ-7 М7–02.
В ИВТМ-7 М7-02 реализована функция дополнительной индикации давления. Поставляются приборы в комплекте с адаптером USB 2.0 Bluetooth.
Все приборы ИВТМ-7М, кроме модели ИВТМ-7М4, могут производить периодическую автоматическую запись измеренных значений (до 10000 результатов измерений) в энергонезависимую память. Ручная запись позволяет записывать до 64 измерений в режиме реального времени.
Во всех моделях, кроме модели ИВТМ-7 МК, реализуется возможность настройки порогов сигнализации. Все портативные модификации приборов серии ИВТМ-7 отличают малые габаритные размеры и вес. Стационарные приборы серии ИВТМ-7 обеспечивают возможность не только измерять температуру и влажность воздуха в производственных и складских помещениях, но и регулировать их с помощью исполнительных устройств. Так, например, одноканальный измеритель-регулятор ИВТМ-7 Р-МК-4Р-2А измеряет температуру и влажность воздуха в помещениях, где производятся или хранятся дрожжи, с заданным интервалом, производит запись измеренных значений в энергонезависимую память и передает данные на компьютер с привязкой к реальному времени. Помимо этого, прибор оснащен устройствами коммутации (встроенными реле) на 4 линии управления, что позволяет с высокой точностью при помощи исполнительных устройств (нагревателей, кондиционеров, увлажнителей) поддерживать как температуру, так и относительную влажность в помещениях на нужном уровне.
Многоканальные модификации термогигрометров ИВТМ-7/8 Р-МК-хР-хА и ИВТМ-7/16 Р-МК-хР-хА позволяют осуществлять аналогичный комплексный контроль параметров микроклимата одновременно в восьми или шестнадцати помещениях.
Изготовление сухих дрожжей включает в себя низкотемпературную сушку. Более высокая температура обеспечивает более быструю сушку, но ухудшает качество продукта. Для получения очень сухого воздуха при низких температурах, в сочетании с установками кондиционирования применяют воздухоосушители. Для регулирования режимов работы — как установок кондиционирования, так и осушителей — также применяются измерители-регуляторы температуры и относительной влажности воздуха, например, одноканальный ИВТМ-7 Р-МК-4Р-2А. С их помощью задается и поддерживается оптимальный режим сушки. Помимо этого, для определения скорости потока воздуха в процессе сушки используются термоанемометры серии ТТМ-2. Линейка этих приборов представлена как портативными — для промежуточного контроля процесса – так и стационарными многоканальными модификациями. На их основе устанавливаются системы контроля вентиляции в производственных помещениях и цехах.
Контроль температуры сусла в процессах брожения (дображивания) пива. Температура и относительная влажность в процессе сушки дрожжей.
При производстве пива используют два разных вида дрожжей в зависимости от того, какую технику брожения и какой сорт пива предпочитают: дрожжи верхового брожения (Saccharomycetaceae cerevisiae), дрожжи низового брожения (Saccharomycetaceae carlsbergensis). Названия этих двух типов дрожжей произошли от способности дрожжей верхового брожения собираться в завершающей стадии брожения на поверхности пива, в то время как дрожжи низового брожения по окончании процесса опускаются на дно бродильной ёмкости. Дрожжи верхового брожения (например, Saccharomyces cerevisiae) формируют «шапку» на поверхности сусла, предпочитают температуры 14…25°C (поэтому верховое брожение также называются тёплым) и выдерживают более высокие концентрации спирта. Дрожжи низового (холодного) брожения имеют оптимум развития при 6…10°C и оседают на дно ферментёра.
Можно сделать очень хорошее пиво, используя сухие дрожжи. Современное производство в промышленном масштабе производит лагерные дрожжи низового брожения при помощи специально разработанных способов роста и методик сушки. Лагерные дрожжи бродят при температурах 7-12°C (44–53 градуса F).
В настоящее время, в технологии сушки применяются последние достижения и, соответственно, достигнуто лучшее понимание процесса сушки дрожжей. Основная масса дрожжей сушится в сушилках с псевдоожиженным слоем. Прессованные дрожжи выдавливаются в виде нитей, по размеру сходных с 0,5-мм карандашным грифельным стержнем, на перфорированную сушильную плиту в одной единственной камере. Дрожжи поднимаются при помощи сжатого воздуха (воздушный барботаж), поток, температура и дегидратация которого тщательно контролируются, что позволяет им высохнуть до 4% влажности примерно за полчаса. Некоторые методы позволяют осуществить сушку за 10 минут. Эта быстрая регулируемая сушка позволяет почти полностью сохранить жизнеспособность и активность исходных дрожжей. Дрожжи из сушилки быстро охлаждают и упаковывают по пакетам в инертной среде из азота, двуокиси углерода или в вакууме для обеспечения им долговременной стабильности. При 4°C они сохранят 80% своей первоначальной активности в течение того же самого периода.
Для осуществления контроля температуры при пастеризации пива, в процессе сушки дрожжей, а также контроля температуры продукта, в частности, сусла, применяются измерители температуры серий ИТ-17 и ИРТ-4. Если необходимо разовые контрольные измерения температуры сусла или готового пива, применяются портативные приборы ИТ-17. Если проводится постоянный контроль температуры продукта в нескольких точках одновременно, используются многоканальные модификации приборов серии ИРТ-4.
Портативные измерители температуры серии ИТ-17 предназначены для измерений температуры посредством погружения термопреобразователей в среду (погружные измерения) или для контактных измерений температуры поверхностей (поверхностные измерения). Также эти приборы нашли широкое применение при измерении температуры готовых дрожжей во время их хранения и непосредственно при использовании дрожжей в процессе изготовления пива.
Данная серия термометров представлена следующими модификациями: ИТ-17 К с жидкокристаллическим индикатором. ИТ-17° C со светодиодным индикатором. Наличие светодиодного индикатора позволяет проводить измерения температуры в малоосвещенных местах и при пониженных температурах воздуха.
Микропроцессорные измерители-регуляторы температуры серии ИРТ-4 предназначены для построения автоматических систем контроля и управления температурными режимами в производственных процессах. Серия измерителей-регуляторов ИРТ-4 представлена следующими модификациями:
Стационарный двухканальный измеритель-регулятор температуры (и других физических величин – расхода, уровня, давления и т. п.) ИРТ-4/2. Стационарный многоканальный (от 1 до 16 каналов) измеритель-регулятор температуры (и других физических величин) ИРТ-4.
Приборы серий ИТ-17 и ИРТ-4 могут комплектоваться термопреобразователями различного конструктивного исполнения с диапазоном измеряемых температур от −60 до +1350°С.
Примеры термоэлектрических преобразователей: ТП0395 – предназначены для работы при высоких температурах (выше +1000°С) в среде, содержащей О2, Н2О, SO2, а также в расплавах металлов (Al, Zn, Cu и медесодержащих расплавов). Диапазон измеряемых температур: от 0 до +1350°С.
ТП0195 – высокотемпературные кабельные преобразователи температуры. Диапазон измеряемых температур: от −40 до +1300°С.
Контроль температуры в холодильной камере при хранении жидких дрожжей Жидкие дрожжи - продукт, содержащий живые клетки дрожжей, готовые к сбраживанию сахаросодержащих материалов, таких, как сусло. Преимущество жидких дрожжей перед сухими — разнообразие их сортов, имеющихся в наличии, с различными ароматическими и вкусовыми характеристиками. Дрожжи нужно хранить в холодильнике при температуре +4…+10°С, но ни в коем случае не в морозильной камере.
Для поддержания на определенном уровне температуры и относительной влажности в холодильных установках и рефрижераторных системах необходимо использовать высокоточные и надежные контрольно-измерительные приборы. Поэтому специалистами нашего предприятия были разработаны прецизионные измерители температуры специально для применения в холодильных камерах.
Для измерения температуры и относительной влажности в холодильных установках, камерах, рефрижераторах и др. местах, доступ в которые затруднен (необходимо обеспечивать герметичность) или по каким-либо причинам может быть осуществлен лишь изредка, рекомендуем использовать наши новинки — приборы ИВТМ-7Н-17-01 и ИВТМ-7Н-17-02 – ‛приборы-закладки‛.
Рассмотрим более подробно технические характеристики ИВТМ-7 Н-17. Приборы предназначены для измерения относительной влажности и температуры неагрессивных газовых сред и записи результатов в энергонезависимую память для последующей передачи в компьютер по USB интерфейсу.
Регистраторы легко крепятся в любом нужном месте на стенке внутри холодильной камеры, в ящике с грузом и не требуют подключения к электрической сети. ИВТМ-7Н-17 питаются от литиевых батарей (CR2032 и CR1632 соответственно) и работают без замены элемента питания до 2 лет. При подключении к компьютеру питание приборов осуществляется от компьютера.
Уникальность данной разработки заключается в том, что у приборов малые габаритные размеры (ИВТМ-7Н-17–01 — 100х60х40, ИВТМ-7Н-17–02 — 35х20мм), а объем памяти – 10000 результатов измерений. Объема памяти хватает, чтобы в автономном режиме проводить измерения с привязкой к реальному времени на протяжении длительного периода. Например, при фиксации значений температуры и влажности воздуха через каждый 30 минут объема памяти прибора в режиме постоянной работы хватит более чем на 200 суток.
В промышленных холодильных камерах такие приборы используют для того, чтобы фиксировать значения температуры и влажности с целью контроля поддержания оптимального режима сохранности продуктов, в частности, дрожжей. При этом нет необходимости для проведения измерений открывать камеру, нарушая установившийся температурно-влажностный режим.
При длительных транспортировках пищевых дрожжей в закрытых рефрижераторах ИВТМ-7Н-17 также незаменимы, поскольку с их помощью измеряются и сохраняются в энергонезависимой памяти прибора параметры температуры и влажности воздуха на протяжении всего маршрута следования транспортного средства.
Зарегистрированные значения параметров температуры и относительной влажности просматриваются на мониторе при помощи компьютерной программы. Программное обеспечение позволяет построить график либо таблицу измеренных значений с отображением точного времени, когда измерение проводилось.
В базовый комплект поставки регистраторов ИВТМ-7Н-17 входят: прибор, диск с программным обеспечением, кабель USB, руководство по эксплуатации. То есть поставляемый термогигрометр полностью готов к работе и не требует дополнительных денежных затрат.
Розлив пива в пластиковые бутыли
При производстве пластмассовых бутылей, в которые осуществляется розлив, требуется использовать чистый, сухой технологический газ (азот, воздух). Кроме того, перед розливом готовой продукции в пластмассовую тару необходимо продувать бутыли сухим воздухом. Для контроля микровлажности газа рекомендуем использовать портативные измерители микровлажности газов серии ИВГ-1. Приборы данной серии от аналогов отличает широкий диапазон измерения микровлажности от −80 до 0°С по точке росы и высокая точность измерений – погрешность ±2%, в сочетании с невысокой стоимостью.
Достоинства приборов:
• малые габаритные размеры и вес прибора;
• возможность измерения микровлажности газа, находящегося под давлением до 25 атм., 160 атм. или 400 атм.
• возможность пересчета измеренных значений микровлажности в % отн. вл., ppm, °С т.р., мг/м3;
• возможность пересчета значений микровлажности в зависимости от давления анализируемого газа;
• возможность поочередного подключения к одному измерительному блоку нескольких первичных преобразователей различного конструктивного исполнения без дополнительной настройки;
• возможность удаления измерительного преобразователя от корпуса измерительного блока прибора до 1000 м;
• возможность установки по каждому измерительному каналу двух порогов звуковой и световой сигнализации. Нарушение порогового значения сопровождается индикаторным и акустическим сигналом;
• возможность протоколирования результатов измерений – встроенная память на 10 000 точек измерений — приборы могут производить периодическую автоматическую запись измеренных значений в энергонезависимую память в режиме реального времени. Настройка записи, просмотр, сохранение данных производятся с помощью специализированного программного обеспечения.
Упаковка в Модифицированной Газовой Среде
Модифицированная газовая среда (МГС) – это процесс конечной обработки пищевых продуктов. В МГС воздух, находящийся внутри упаковки, замещен смесью инертных газов (азота и углекислого газа), исключающей или замедляющий процесс окисления (порчи) продукта. Низкий уровень кислорода предотвращает развитие и размножение грибков, бактерий и иных микроорганизмов.
Основными газами, применяемыми для упаковки в МГС, являются углекислый газ и азот. Соотношение газов в смеси выбирается с учетом многих факторов таких, как тип и количество микроорганизмов, активность воды, кислотность, состав продукта, температура и особенности технологического процесса изготовления. N2 как инертный газ используется в МГС и других видах упаковки пищевых продуктов для замещения атмосферного воздуха, особенно кислорода, что в несколько раз продлевает срок годности продуктов. Азот предохраняет жиры от окисления и замедляет рост микроорганизмов анаэробного гниения. Тем самым он предотвращает разрушение пищевых продуктов. Из-за низкой растворимости азота в воде и жировой составляющей продуктов он практически не изменяет вкуса и запаха. Доказано, что углекислый газ обладает бактериостатическими свойствами.
Насыщение пива СО2. Связывание углекислого газа в пиве.
Готовое пиво обычно содержит от 0,30 до 0,40 мас. %, а бутылочное пиво даже 0,50 мас. % углекислого газа. Из этого количества углекислоты, как уже указывалось ранее, около половины содержалось уже в молодом пиве после главного брожения, а остальная часть скопилась при дображивании. Достаточное количество углекислого газа в пиве имеет большое значение, он благотворно действует на вкусовые свойства и резкость пива. Пиво, недостаточно насыщенное углекислотой, имеет плохой, выдохшийся вкус. Насыщение пива углекислым газом ограничено. Пиво может содержать только такое количество углекислого газа, которое допускают химический состав и физические свойства пива. Кроме общего объема важна также форма связывания углекислого газа, от которой зависит его выделение при розливе пива.
Насыщение и связывание углекислого газа — очень сложный процесс, на который влияют целый ряд факторов. В основном различают растворение, насыщение и физико-химическое связывание углекислого газа.
Для растворения углекислого газа в пиве установлен температурный и напорный режим. Согласно закону Генри, способность жидкости растворять газы тем больше, чем выше давление и ниже температура. Например, при повышении температуры на 1°С объем углекислого газа при том же давлении снижается на 0,01%. И, наоборот, при повышении давления на 0,01 МПа (0,1 атм.) растворяется на 0,03% больше углекислого газа.
Шенфельд установил при температуре дображивания от 0,5 до 1,6°С следующие объемы растворенного углекислого газа.
| Давление, МПа (атм.) | Объем, г/л |
| До 0,01 (0,1) | От 3,3 до 3,4 |
| » 0,02 (0,2) » | 3,6 ~ 3,8 |
| » 0,025 (0,25) » | 3,77 ~ 3,95 |
| » 0,03 (0,3) » | 3,9 ~ 4,1 |
Однако простым растворением нельзя объяснить связывание углекислого газа в пиве. Искусственные растворы, насыщенные углекислым газом, или минеральные воды при снижении давления или повышении температуры очень быстро выделяют углекислый газ, и гораздо быстрее, чем пиво. Исключительная способность пива связывать углекислый газ объясняется, с одной стороны, перенасыщением, а с другой — физико-химическим связыванием.
Перенасыщение происходит, если в растворах при определенных условиях скапливается газа больше, чем это соответствует физическому закону. Между жидкостью и газом существует нестабильное равновесие, которое можно нарушить резким изменением давления. У пива это явление имеет место при розливе перешпунтованных партий, иногда при розливе пива, излишне карбонизированного непосредственно перед розливом. Физико-химическое связывание углекислого газа носит адсорбционный характер и зависит от химического состава и физических свойств пива. Тонкорассеянные в пиве коллоиды, такие, как декстрины, белки, пектиновые вещества и хмелевые смолы, имеют ненормально большую общую поверхность и поэтому высокую сорбционную способность. Следовательно, общий объем связанного таким образом углекислого газа зависит от размера поверхностной площади этих веществ и тем самым от их общего содержания в пиве.
Вязкость пива тоже положительно влияет на способность связывать углекислый газ. Чем вязкость пива выше, тем большее сопротивление оказывает жидкость при выделении пузырьков углекислого газа, которое возможно только тогда, когда пузырьки достигнут определенного размера. Вязкость пива повышают главным образом сахара, декстрины, белки и пектиновые вещества.
Поскольку использование диоксида углерода СО2 в процессе изготовления пива оказывает существенное влияние на формирование вкусовых качеств продукта, необходимо с высокой точностью контролировать концентрацию газа, используемого в процессе карбонизации. Газоанализаторы серии ПКУ-4 – прецизионные измерители-регуляторы СО2, широко используемые на предприятиях пищевой промышленности.
Приборы этой серии представлены как портативными, так и стационарными модификациями.
К преимуществам данной серии газоанализаторов можно отнести:
• возможность измерений в подвижной и неподвижной газовых средах;
• возможность регулирования концентрации диоксида углерода с помощью встроенных реле;
• возможность установки двух порогов акустической и оптической сигнализации (верхний и нижний);
• наличие интерфейсов RS-232 и RS-485, а также дополнительно USB интерфейс у стационарных моделей;
• возможность протоколирования результатов до 10 000 (у стационарных – до 30 000) измерений в энергонезависимой памяти прибора;
• возможность объединения нескольких приборов в измерительную сеть;
• наличие дополнительных аналоговых выходов;
• возможность удаления преобразователя от измерительного блока прибора до 1000 м без ухудшения метрологических характеристик.
В настоящее время АО «Экологические сенсоры и системы» поставляет контрольно-измерительную технику более чем на 10 000 предприятий на территории РФ, в том числе на многие пивоваренные предприятия, такие как:
пивоваренная компания «Балтика», ОАО «Булгарпиво», ОАО «Пивоваренная компания Золотой Урал», «Тагильское пиво», ОАО «Завод пивоваренный Моршанский», «Орский пивоваренный завод», АО «Сарапульский дрожжепивзавод», ОАО «Пивкомбинат «Балаковский», ООО «Костромская пивоваренная компания», ОАО «Амур-Пиво», АО «Карачаевский пивзавод», ООО «Калининградский пивкомбинат», ООО «Малоярославецкая пивоваренная компания», ОАО «Брянскпиво», ООО «Объединенные пивоварни Хейнекен», АО «Североуральский пивзавод» и др.
Все представленные в статье приборы внесены в Государственный реестр средств измерений РФ и поставляются со свидетельством о госповерке.
Помимо приведенных выше серий контрольно-измерительной техники, спектр продукции АО «ЭКСИС» широко представлен приборами контроля других параметров, определяемых как в пищевой, так и в других отраслях промышленности.
