Введение к работе
Актуальность работы. Оценка пивоваренного рынка России за 2003-2009 года показала, что основная часть его крупных представителей расширили ассортимент своей продукции за счёт безалкогольного пива. Однако, большинство предприятий, отдавая предпочтение производству классического алкогольного пива, оставляют вопрос о качестве безалкогольного актуальным и на сегодняшний день. Данная ситуация предполагает поиск и разработку современных методов деалкоголизации, позволяющих повысить органолептические характеристики безалкогольного пива.
Требованиям к качеству готового продукта отвечает термический способ производства безалкогольного пива, широко распространённый в Германии. В России данный метод не получил своего развития из-за отсутствия соответствующего выпарного оборудования и технологии, позволяющей компенсировать его недостатки.
Основной недостаток термического метода деалкоголизации пива, связанный с потерей ароматических веществ, может быть „сглажен" за счёт соблюдения определённых режимных условий проведения процесса и последующего возврата части конденсата в деалкоголизированное пиво.
В связи с тем, что пиво является термолабильным продуктом, процесс его деалкоголизации должен проводиться при возможно низкой температуре, под вакуумом, в аппаратах с низким гидравлическим сопротивлением и небольшим временем теплового воздействия.
Всем требованиям по работе с термолабильными веществами отвечают роторные распылительные испарители (РРИ), обладающие рядом преимуществ в сравнении с распространенными выпарными аппаратами - значительно большей интенсивностью процессов тепло- и массообмена., низким гидравлическим сопротивлением при высокой плотности орошения. В РРИ отсутствует „проскок" продукта, поскольку режим многократной циркуляции на каждом контактном элементе (КЭ) обеспечивает заданное время задержки. Аппараты отличаются широким диапазоном нагрузки по жидкой фазе и способны обеспечить гораздо большее время контакта жидкого продукта с теплообменной поверхностью, а время нахождения продукта в РРИ может регулироваться путем изменения подачи и числа оборотов ротора. Приведённые преимущества РРИ позволяют не только сократить время пребывания пива в аппарате, но и снизить температуру проведения процесса, положительно влияя на органолептические свойства продукта.
РРИ также может быть использован для концентрирования пивного сусла,
являющегося термолабильным продуктом. Применение концентратов пивного
сусла позволит исключить стадию его варки, являющуюся наиболее
энергоёмкой и требующей дорогостоящего оборудования. Преимуществом
использования концентрата пивного сусла является возможность
приготовления пива непрерывным способом. Концентрат сусла так же можно использовать в качестве добавки вместо несоложёного сырья в процессе
приготовления сусла, или как сырьё в микробиологических производствах и других отраслях пищевой промышленности.
В соответствии с изложенным, актуальной задачей в области пивоваренной промышленности является изучение возможности применения РРИ для деалкоголизации пива и концентрирования пивного сусла, а также проведение исследований по интенсификации тепло-массообменных процессов в аппарате. В связи с этим сформулированы цели и задачи исследования.
Цели и задачи. Целью настоящей работы является изучение основных закономерностей процессов деалкоголизации пива и концентрирования пивного сусла и совершенствование их технологии с использованием роторного распылительного испарителя.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
- исследование физико-химических и теплофизических характеристик
пива и пивного сусла;
- исследование закономерностей теплообмена в РРИ при интенсификации
теплоотдачи от греющего агента путём введения в него воздуха.
исследование закономерностей деалкоголизации пива и концентрирования пивного сусла в РРИ;
- разработка методики расчета и рекомендаций по промышленному
использованию РРИ для деалкоголизации пива и концентрирования пивного
сусла
Научная новизна.
1. Экспериментально определены зависимости основных физико-
химических и теплофизических характеристик исходных и
деалкоголизированных сортов пива „Гурмз", „Злата Прага", „Жигулёвское", а
так же исходного и концентрированного пивного сусла „Жигулёвское" от
температуры, содержания сухих веществ и спирта. Получены
экспериментально-статистические уравнения для их расчета.
Экспериментально исследованы закономерности теплообмена в РРИ при введении в теплоноситель сжатого воздуха.
Установлены основные закономерности процессов деалкоголизации пива и концентрирования пивного сусла в РРИ, подтверждающие целесообразность его использования для этих целей.
Предложены основы технологии производства пива из концентрата и безалкогольного пива, с учётом особенностей процессов концентрирования и деалкоголизации в РРИ.
Практическая значимость.
1. Разработана методика расчёта процессов концентрирования сусла и
деалкоголизации пива, позволяющая определить как основные
конструктивные характеристики РРИ, так и основные параметры процесса.
2. Установлены рациональные режимы проведения процессов
концентрирования сусла и деалкоголизации пива в РРИ.
3. Разработан бизнес-проект малого инновационного предприятия по
производству безалкогольного пива с использованием РРИ.
4. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе
на кафедре МАПП КемТИПП при подготовке дипломированных специалистов и магистров.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены: на 6-ой региональной научной конференции студентов и аспирантов КемТИПП „Пищевые продукты и здоровье человека" (КемТИПП, Кемерово 2006); на 10-м региональном конкурсе бизнес идей и научно-исследовательских разработок „Молодые, дерзкие, перспективные" (Санкт-Петербург 2007); 11-й международной научно-практической конференции „Современные проблемы техники и технологии пищевых производств". (АлтГТУ, Барнаул 2008), на научных семинарах кафедры МАПП (2005-2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 3 - в центральной печати.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, основных выводов, списка литературы (112 источника) и 11 приложений. Основное содержание работы изложено на 110 листах машинописного текста, содержит 10 таблиц, 43 рисунка.
