Расчет поверхности теплопередачи сусловарочного аппарата, для варки сусла с хмелем

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    Государственное образовательное учреждение высшего

    профессионального образования 

    САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 

Факультет пищевых производств.

Кафедра технологии пищевых производств и парфюмерно-косметических   продуктов. 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 
 
 
 

По дисциплине: Технологическое оборудование отрасли 

На тему: Расчет поверхности теплопередачи сусловарочного аппарата, для варки сусла с хмелем.. 

. 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент VIЗФ ФПП 10Б

                                                                                    Иванова А.Ю. 

Проверил: профессор Макарова Н.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Самара, 2011

    Содержание

Введение 

    Хотя  в том или ином виде пиво существовало во многих странах с незапамятных времен, именно хмель произвел в пивоварении подлинную революцию. Хмелеводство началось в Европе в эпоху великого переселения народов. Кстати, хмель был известен еще в Древней Руси, откуда, вполне возможно, и попал в центральную Европу. Первое упоминание о хмеле относится к VIII веку, однако важнейшим компонентом пива он стал только в XII веке. Впервые добавлять хмель в пиво попробовали при Карле Великом, приблизительно в 800 году. В Германии хмель ценился настолько высоко, что им даже уплачивали государственные пошлины. Постепенно он превратился в европейскую валюту, на первых порах, впрочем, не вполне конвертируемую, так как в Англии до XV века хмель был запрещен к употреблению.  

    Есть  мнение, что именно в монастырях возникла и реализовалась идея добавлять в пиво хмель. Монахи вели изыскания более систематично, чем ремесленники-пивовары, а кроме того, они были грамотны и записывали результаты своих опытов, сохраняя их для следующих поколений. Монастырское пиво становилось все лучше и лучше, в том числе благодаря хмелю. Охраняемых границ в ту пору в центральной Европе не было, и секреты пивоварения со странствующими монахами перемещались из монастыря в монастырь. В конце концов монастыри официально получили право заниматься производством и торговлей пивом, превратившись в настоящие форпосты пивоварения, а некоторые сохранили этот статус до наших дней.

    Хмель является третьим основной компонент пива. Во многих странах хмель считался ядовитым растением, и поэтому попытки внедрения хмеля в пивоваренное производство нередко встречали решительный отпор, вплоть до полного запрещения, как, например, в Англии до XV века. Английский эль с хмелем и сегодня называется "биттер", то есть горький, хотя его хмелевая горечь почти незаметна в сравнении с другими сортами пива.  

    Хмель (Humulus lupulus) - однолетнее вьющееся растение, относящееся к семейству коноплевых. Его побеги могут взбираться на высоту шесть-восемь метров. Хмель - двуполое (двудомное) растение. В пивоварении используются только неопыленные женские цветки - мягкие пушистые шишечки. Именно в них необходимые пиву вещества сконцентрированы в наибольшей степени. Согласно старой поговорке, "плантации хмеля должны быть похожи на женский монастырь".  

    Хмелевые  шишки выделяют горькое смолистое  вещество - лупулин, содержащий большое  количество ароматических смол и  эфирных масел, в частности альфа-кислоту (хумулон) и бета-кислоту (лупулон), а также танины (дубильные вещества), алкалоид хопеин и некоторые гормоны. Самой важной для пивоварения является альфа-кислота. Свойства лупулина изучены еще недостаточно, хотя давно известно, что хмель помогает противостоять болезням - например, больным туберкулезом рекомендовали пить побольше пива. Особенно же ценилась способность хмеля продлевать срок хранения напитков.  

    Хмель придает пиву приятную горечь и характерный  аромат, увеличивает прозрачность, улучшает пенообразование. Кроме того, хмель - естественный антисептик и консервант, он подавляет деятельность бактерий и тем самым предотвращает  скисание сусла и готового пива. На приготовление одного гектолитра (100 литров) пива идет от 200 до 700 граммов хмеля. 

    Из  общего количества задаваемых горьких  хмелевых веществ; в готовом пиве остается только около 20%. Почти такая  же доля при варке вообще не переходит  в раствор и значительная часть  теряется в последующих производственных процессах, главным образом при  охлаждении сусла и при главном  брожении и дображивании. С точки зрения качества пива нет необходимости, чтобы в него перешло больше горьких веществ, чем это нужно по вкусовым и технологическим требованиям. Однако попытки получить из хмеля больше ценных веществ, чем удается получить их при нормальной варке, оправданы с экономической точки зрения.

    Уже в конце прошлого столетия использовали машину, с помощью которой прилистники отделяли от стерженька и стебельков. Хмель несколько лучше выщелачивался, однако мелкие частицы хмеля попадали в отстойные чаны и увеличивали долю горькой мути и потери экстракта; вкус пива был более резким. Кроме того, испытывалось дробление хмеля на молотковых мельницах как в сухом, так и во влажном состоянии в водной среде. При дроблении в сухом виде хмель в мельнице нагревался и тем самым ухудшалось его качество.

    Измельченный  хмель используют также при способе  применения его по Гессбергу. После окончания кипячения сусла с хмелем его откачивают одновременно с суслом в отстойные чаны, и после осаждения удаляют вместе с отстоем и используют для затирания следующей варки. Вместе с дробленым солодом он проходит через процесс затирания и удаляется вместе с дробиной.

    Для лучшего использования хмеля  применяют также различные экстракторы. Это, как правило, цилиндрические резервуары с мешалками, которые устанавливают между фильтрационным чаном и сусловарочный котлом. Через экстрактор протекает первое сусло и промывные воды, с помощью которых хмель выщелачивается. При движении в жидкости хмель измельчается и выщелачивается лучше, чем при нормальном кипячении. Однако экстрагирование протекает при иных условиях, чем при варке в котле, а это влияет на вкус пива. Даже несмотря на экономию, получаемую при использовании этого способа, экстракторы не нашли широкого применения в практике.

    Для лучшего использования хмеля  применяли также ультразвук. При этом предполагалось, что обработка ультразвуком облегчит выщелачивание горьких веществ хмеля и их изомеризацию. Был использован также слышимый звук. В обоих случаях подтвердилась возможность повысить таким образом использование хмеля. Имевшиеся первоначально очень оптимистические по этому способу сообщения, даже проверенные на практике, впоследствии на основе точных аналитических исследований и основательных дегустационных опытов были несколько откорректированы. Кроме того, нельзя точно установить эффект, который достигается с помощью этого способа. Так же были попытки выщелачивать хмель под давлением в горячей воде.

    Наибольшей  же экономии хмеля можно достигнуть, используя вместо шишкового хмеля хмелевые экстракты.

    Попытки найти другие возможности лучшего  использования хмеля продолжаются. Однако функции хмеля при производстве пива настолько широки и определение  неустойчивых соединений его, а также  проведение достоверных дегустационных опытов так затруднительно, что точное определение экономии хмеля при  использовании различных методов  часто довольно проблематично. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Ботаника и морфология хмеля 

    Хмель — это высушенные хмелевые шишки, представляющие собой разросшиеся  женские соцветия европейского хмеля (Humulus lupulus) из семейства коноплевых (Cannabaceae).

    Хмель двудомное многолетнее растение. Для пивоварения выращиваются только женские растения, соцветия которых должны оставаться неоплодотворенными. Хмелевое растение может насчитывать несколько десятков лет, однако спустя 20—30 лет его продуктивность снижается.

    Основной  подземной частью растения является деревянистая бабка или хмелевая матка, которая вырастает из черенка  и образует могучую и богато разветвленную корневую систему. Из бабки в свою очередь вырастают горизонтальные или наклонные корневища и вертикальные побеги. Подземные части этих побегов, так называемое молодое дерево, образуют собственную летнюю корневую систему. Молодое дерево используют в виде черенков для вегетативного размножения хмеля.

    Вертикальных  побегов бывает большое количество, однако обычно заводят только два. Надземная  часть хмелевого растения, стебель  или лоза имеет в сечении шестигранную форму, стебель полый, вьющийся, правого  вращения, покрытый волосками. На каждом колене стебля вырастает по два встречных  листа, трех- и пятипальчатых. В пазухах листьев вырастают боковые веточки, которые в верхней части образуют соцветия.

    Окраска хмелевого стебля считается характерным  признаком и может быть зеленой  и красной, почти фиолетовой. В  практике хмель делят по окраске  на зеленый и красный; переходным типом являются полукрасные. Почти все культурные сорта хмеля относятся к группе красных.

    Соцветия  женских растений вначале образуют околоцветники или розетки и  вырастают в шишечки длиной от 3 до 5 см. Шишечки имеют зеленый или слегка красный цвет и содержат основу будущих прилистников и кроющих листков, из пазух которых торчат пестики, похожие на короткие, тонкие нити. При созревании из соцветий образуются шишки. Основой хмелевой шишки является короткий покрытый волосками, характерно изогнутый стерженек. На каждом колене стерженька вырастают два прилистника, сильно заостренные на концах, под ними четыре закругленные на концах кроющие листка, а из их пазух торчат четыре пестика.

    Равномерное построение шишки типично для  здоровых и культурных видов хмеля. Форма шишки колеблется от шарообразной до удлиненно-цилиндрической; культурные сорта хмеля чаще всего имеют шишки яйцевидной формы, на конце закрытые. Равномерный изгиб стерженька и расположение на нем прилистников и кроющих листков типично для отдельных сортов. Цвет шишек зрелого хмеля зеленый, а оттенки от желто-зеленого до золотисто-зеленого. Стерженек, кроющие листки и в меньшей степени и прилистники у основания покрыты лимонно-желтыми или золотисто-желтыми железками, которые при созревании образуют зернышки лупулина (хмелевая мука) диаметром от 0,15 до 0,25 мм; лупулин является наиболее ценной частью хмеля.

    Железки состоят из полигональных клеток, образующих пузырьки, которые наполнены желтым секретом, содержащим горькие вещества и эфирное масло. Небольшая доля этих веществ имеется также в кроющих листках и прилистниках шишки. Цвет лупулина является внешним признаком качества, а его количество — признаком продуктивности хмеля. Лупулин темнеет при сушке хмеля при температуре выше 45°С, а также от поражения милдью и от старения при хранении. Старый хмель имеет лупулин красно-коричневого цвета, без блеска. Светло-лимонный цвет лупулина иногда бывает признаком незрелости шишек. Количество и цвет лупулина можно определить путем продольного разрыва шишки. Более бедным лупулином бывает опыленный хмель. Такой хмель содержит круглые и трехгранные семена диаметром 2 мм, твердые красно-коричневой и фиолетовой окраски. У неопыленных, однако, хорошо ухоженных сортов хмеля, встречаются разросшиеся семенники, мягкие и не имеющие зародыша.