Что такое пивоваренное оборудование и как оно работает?

Что такое пивоварня?

В сфере промышленного пивоварения пивоваренный цех обычно называют «горячей частью» производственного процесса. Он представляет собой замкнутый контур из резервуаров из нержавеющей стали, насосов и пластинчатых теплообменников. Вся система предназначена для извлечения сбраживаемых сахаров из измельченного зерна и стерилизации получаемой жидкости, известной как сусло. Способ регулирования температуры и циркуляции жидкости в этом оборудовании напрямую контролирует выход экстракта из сырья. Он также определяет ежедневное потребление воды и обеспечивает идеальное качество каждой партии.

Основные компоненты оборудования пивоварни

Стандартный коммерческийпивоваренное оборудованиеПроцесс производства сусла делится на четыре физических и биохимических этапа: преобразование крахмала, отделение жидкости, стерилизация и осветление. Для каждого этапа обычно используется специальный резервуар, спроектированный таким образом, чтобы точно регулировать температуру и движение жидкости, необходимые на данном этапе процесса.

Краткий справочник по основным емкостям пивоварни

Заторный чан

Биохимический процесс пивоварения официально начинается в заторном чане. В этом изолированном резервуаре смешивается измельченное зерно, известное в отрасли как солодовая крупа, с водой, нагретой до определенной целевой температуры. Профессионалы пивоварения обычно называют эту горячую воду просто «жидкостью». Заторные чаны высшего класса оснащены усовершенствованными нагревательными рубашками, а также внутренними мешалками с низким сдвиговым усилием. Эти мешалки медленно перемешивают густое сусло. Это обеспечивает равномерное распределение тепла без разрушения шелухи зерна. Главной целью здесь является ферментативное превращение. Это просто означает предоставление природным ферментам в солоде достаточно времени для расщепления крупных крахмалов на более простые сахара, которые дрожжи будут ферментировать позже.

Лаутер Тун

Сразу после завершения процесса преобразования крахмала затор перемещается в фильтрационный чан для отделения жидкости от твердого зерна. В этом конкретном резервуаре используется фальшдно. Оно функционирует как тяжелое металлическое сито, обычно изготовленное из нержавеющей стали с V-образной проволокой, позволяя жидкости стекать, удерживая при этом зерновые шелухи. Эти шелухи накапливаются и образуют естественный фильтрующий слой. Внутри фильтрационного чана также находится вращающийся грабельный механизм. Грунтовые грабли аккуратно разрезают зерновой слой, предотвращая его слишком плотное уплотнение и блокировку потока жидкости. Поддержание стабильного потока имеет большое значение, если пивовар рассчитывает достичь целевого выхода экстракта и уложиться в график.

Пивной котел

После разделения насосы подаются в варочный котел, чтобы довести его до сильного кипения. Варочные котлы подвергаются огромному тепловому воздействию. Они получают тепло от паровых рубашек, горелок прямого нагрева или иногда от электрических нагревательных элементов. Кипячение выполняет несколько важных задач одновременно. Оно стерилизует сусло и предотвращает дальнейшую работу оставшихся ферментов. Оно также испаряет нежелательные летучие соединения, такие как диметилсульфид (ДМС). Оставление ДМС в жидкости может придать пиву привкус вареной кукурузы. На этом этапе пивовары также добавляют хмель. Интенсивный нагрев запускает изомеризацию хмеля, извлекая специфическую горечь и масла, необходимые для баланса сладости солода.

Водоворот

К тому моменту, когда кипение стихает, сусло все еще содержит большое количество взвешенных твердых частиц. Пивовары называют эту смесь свернувшихся белков и оставшихся кусочков хмеля осадком. Вихревой резервуар использует гидродинамику для осветления жидкости. Насос подает горячее сусло в резервуар под тангенциальным углом и с высокой скоростью, создавая быстрый круговой поток. Затем центробежная сила выталкивает тяжелые твердые частицы в аккуратную конусообразную кучу прямо в центре слегка наклонного дна. После того, как все осядет, чистое сусло можно безопасно отвести от внешнего края.

Как работает оборудование пивоварни?

Процесс приготовления сусла представляет собой прямолинейную биохимическую операцию. Он в значительной степени зависит от строгого контроля температуры и точно рассчитанного времени перекачивания жидкости. Система пропускает смесь зерна и воды через несколько различных фаз нагрева и физических воздействий. В процессе перемешивания извлекаются сбраживаемые сахара, жидкость постепенно очищается, после чего отправляется на брожение.

Шаг 1. Измельчение и активация.

Процесс пивоварения начинается с затирания. Измельченное зерно помещается в заторный чан с горячей водой, и команда пивоваров поддерживает заданную температуру выдержки — в большинстве случаев 62–68°C. Именно в этом диапазоне активируются альфа- и бета-амилазы. После активации эти ферменты расщепляют крупные углеводы. Выдержка затирания обычно длится 45–90 минут, хотя точная продолжительность в основном зависит от стиля пива.

Шаг 2. Фильтрация и экстракция.

Затем затор перемещается в фильтрационный чан. Пивовары обычно начинают с процесса рециркуляции, известного как форлауф. Они отбирают мутную жидкость из нижнего клапана и осторожно переливают ее обратно через верхний клапан, пока зерновой слой не осядет и жидкость не станет прозрачной. Как только прозрачность станет приемлемой, они перенаправляют поток прямо в варочный котел. В то же самое время горячая вода мягко распыляется на зерновой слой на этапе, называемом промывкой. Это смывает остатки сахара с зерна, после чего команда удаляет отработанный материал.

Шаг 3. Кипячение и стерилизация.

Как только котел наполняется, система нагрева доводит жидкость до сильного кипения и кипятит от 60 до 90 минут. Время играет огромную роль на этом этапе. Пивовары добавляют горький хмель в начале кипячения, чтобы максимизировать извлечение альфа-кислот. С другой стороны, они откладывают добавление ароматического и вкусового хмеля до самого конца. Ожидание предотвращает испарение этих нежных хмелевых масел прямо в выхлопную трубу.

Шаг 4. Вихревое перемешивание и охлаждение.

Горячее сусло быстро переливается в вихревой резервуар. Там оно выдерживается от 15 до 20 минут, чтобы осадок успел плотно уплотниться. После этого прозрачное сусло откачивается и проходит через многоступенчатый пластинчатый теплообменник, прежде чем попасть в холодные бродильные емкости. Теплообменник за несколько секунд понижает температуру с почти кипящей до стандартной температуры внесения дрожжей (18–20 °C). Такое быстрое охлаждение жидкости легко предотвращает размножение нежелательных бактерий.

Различные типы конфигураций пивоваренных цехов

Конфигурация пивоварни обычно строится вокруг количества отдельных емкостей, предназначенных для четырех этапов обработки горячего сырья: затирания, фильтрации, кипячения и вихревого перемешивания. Размещение всех этапов в одной емкости позволяет сэкономить деньги и площадь, но ограничивает объем обрабатываемой партии, при этом процессы выполняются последовательно. Если же каждая стадия обрабатывается в отдельной емкости, партии могут перекрываться, что в конечном итоге и определяет максимальную суточную производительность.

Пивоварня на 2 ёмкости

A пивоварня на 2 емкостиОтлично подходит в качестве отправной точки для мини-пивоварен, пабов и опытных партий пива. Производители оборудования комбинируют функции резервуаров, чтобы сэкономить место и капиталовложения.

●  Типичная планировка:Обычно рядом с заторным чаном и фильтрационным чаном можно увидеть комбинацию затора и фильтрационного чана.

●  Схема работы:Эти резервуары выполняют несколько функций одновременно. В результате операторам приходится ждать, пока котел опустеет и пройдет цикл очистки на месте (CIP), прежде чем приступать к затиранию следующей партии.

●  Емкость:Такая организация производства позволяет значительно сэкономить место. Тем не менее, она, как правило, ограничивает производство одной-двумя партиями за стандартную 8-часовую смену.

Пивоварня на 3 ёмкости

Когда предприятию необходимо увеличить объемы производства, не переезжая в огромное промышленное здание,пивоварня на 3 емкостипредлагает выгодную золотую середину.

●  Типичная планировка:Комбинированный заторный и фильтрационный чан сочетается с отдельным варочным котлом и отдельным вихревым барабаном. В качестве альтернативы, в некоторых системах используются отдельный заторный чан, отдельный фильтрационный чан и комбинированный варочный котел и вихревой барабан.

●  Схема работы:Разделение фазы экстракции и фазы осветления позволяет пивоварам начать затирание второй партии, пока первая еще кипит или вращается в вихревом бассейне.

●  Емкость:При такой компоновке время выполнения заказов заметно сокращается. Сплоченная команда пивоваров может без проблем производить от трех до четырех партий в день на подобной системе.

Пивоварня на 4 ёмкости

Созданный для крупномасштабного коммерческого производства,пивоварня на 4 ёмкостиЭто стандартная компоновка для региональных пивоварен, ориентированных на широкую дистрибуцию и большие объемы упаковки.

●  Типичная планировка:Отдельный заторный чан, отдельный фильтрационный чан, варочный котел и автономный вихревой барабан.

●  Схема работы:На каждом этапе горячего процесса используется отдельный резервуар. Такая конструкция практически исключает узкие места, позволяя пивоварам затирать новую партию в тот самый момент, когда предыдущая перемещается в фильтрационный чан.

●  Емкость:Производители разрабатывают эти системы специально для непрерывного производства с перекрытием партий. Они без особых проблем обрабатывают от четырех до шести партий в день. Для работы системы с такой высокой интенсивностью обычно требуются автоматизированные пневматические клапаны для организации перекачки жидкостей.

Пивоварня на 5 емкостей

На вершине стандартного пивоваренного оборудования находится...пивоварня на 5 емкостейИнженеры адаптируют эти системы для крупных производственных предприятий, работающих в режиме непрерывной сменной работы.

●  Типичная планировка:Заторный чан, фильтрационный чан, варочный котел, вихревой резервуар, а также дополнительная емкость для хранения сусла (часто называемая приемником сусла).

●  Схема работы:Добавление накопительного резервуара полностью меняет технологический процесс. Он обеспечивает немедленное место для сладкого сусла, что позволяет мгновенно опорожнить фильтрационный чан. Пивовары могут сразу же очистить и подготовить его для следующей зерновой смеси, вместо того чтобы ждать, пока освободится место в котле.

●  Емкость:Эта установка обеспечивает превосходную механическую эффективность и максимальную производительность. Бригада может выпускать десять и более партий продукции каждые 24 часа с минимальным временем простоя оборудования.

Для большинства коммерческих предприятий предельная конфигурация включает 5 емкостей, но крупные промышленные пивоварни идут еще дальше. Полностью автоматизированные предприятия часто превосходят этот уровень, устанавливая системы с 6 емкостями или заказывая высокоспециализированные блоки непрерывного пивоварения. В этих передовых установках используются очень специфические модульные резервуары. Специальные смесители затора отвечают за отварное пивоварение, внешние котлы для сусла, называемые каландриями, ускоряют нагрев, а первичные варочные аппараты для зерновых культур обрабатывают сырые добавки, такие как рис или кукуруза. Инженеры планируют эти индивидуальные конфигурации специально для того, чтобы довести термодинамическую эффективность до предела во время непрерывных процессов пивоварения с высокой плотностью сусла.

Как выбрать подходящее оборудование для пивоварни

Выбор правильной конфигурации означает баланс между первоначальными капитальными затратами и долгосрочной операционной эффективностью. Прежде чем обращаться к профессиональным производителям оборудования для пивоварен, стоит изучить прогнозируемую производительность, фактические ограничения по энергоснабжению здания и то, какой уровень автоматизации действительно необходим команде пивоваров.

Расчет производственных мощностей на будущее.

Чтобы определить оптимальный размер системы, покупателям необходимо учитывать не только потребности на момент запуска. Наилучший подход — рассчитать ожидаемый годовой объем производства в баррелях (BBL) или гектолитрах в течение следующих двух-трех лет. Приобретение оборудования немного большего размера на начальном этапе гораздо выгоднее с финансовой точки зрения, чем перерасти систему недостаточного размера вскоре после запуска. Цель состоит в том, чтобы подобрать резервуары, которые обеспечат предприятию комфортные условия для роста, не слишком сильно расходуя стартовый бюджет.

Выбор оптимального источника отопления

Существующая инфраструктура здания и местные тарифы на коммунальные услуги, как правило, определяют способ обогрева пивоваренного котла. Существует три основных варианта: паровой, прямой нагрев или электрический. Паровой нагрев считается отраслевым стандартом, поскольку он быстро и равномерно нагревает сусло. Тем не менее, установка котла требует значительных первоначальных инвестиций. Если необходимы более низкие первоначальные затраты, прямой нагрев — хороший вариант, но он вынуждает владельцев устанавливать громоздкие вытяжные и вентиляционные системы. Электрический нагрев отличается высокой эффективностью и компактными размерами. Однако производители оборудования обычно ограничивают его использование небольшими установками объемом менее 7 баррелей.

Выбор оптимального уровня автоматизации

Выбор между ручной системой и полностью автоматизированной установкой сводится к бюджету на оплату труда и необходимости обеспечения стабильности. Ручные системы требуют постоянного физического контроля со стороны пивовара для поворота клапанов и проверки температуры, но при этом они предлагают гораздо более низкий финансовый порог для стартапов. Полностью автоматизированные панели на основе программируемых логических контроллеров (ПЛК) решают задачи иначе. Они обеспечивают высокую точность и повторяемость смешивания воды и поддержания температуры. Если бизнес-модель основана на варке нескольких одинаковых партий в день на многоемкостной системе, инвестиции в автоматизацию с помощью ПЛК обычно окупаются за счет сокращения трудозатрат и человеческих ошибок.

Заключительные мысли

Часто задаваемые вопросы

ВВ чём разница между пивоварней и пивоваренным заводом?

Пивоварня включает в себя весь коммерческий процесс и само здание, где варится, ферментируется, разливается и иногда продается пиво. Под пивоварней понимается исключительно оборудование для горячего производства. Сюда входят заторные чаны и котлы, где пивовары превращают сырое зерно в неферментированное сусло.

ВСколько времени занимает типичный цикл пивоварения?

Приготовление стандартной партии пива в двух емкостях занимает примерно от шести до восьми часов, начиная с затирания и заканчивая окончательной очисткой. Системы, использующие три и более емкостей, позволяют пивоварам обрабатывать партии с перекрытием. Перекрытие сокращает среднее время приготовления одной партии всего до нескольких часов.

ВНужен ли мне отдельный бак для гидромассажа?

Не обязательно. В небольших мини-пивоварнях часто используют комбинированный котел и вихревой резервуар, чтобы освободить место на полу. Однако отдельные вихревые резервуары действительно повышают скорость обработки партий и обычно позволяют получить более чистое сусло. Поэтому производители оборудования настоятельно рекомендуют их для предприятий, ориентированных на серийное производство.