Расчет поверхности теплопередачи сусловарочного аппарата, для варки сусла с хмелем

    С точки зрения культивации хмель  является очень трудоемкой культурой. Для него требуется высоко урожайная богатая кальцием земля с растворимым подпочвенным горизонтом. Особенно подходят земли с высоким содержанием железа, как, например, жатецкие красные земли пермского происхождения. В чехословацких хмелеводческих областях земли глинисто-песчаные и тяжелые, почти илистые. 

    1.1 Сорта хмеля 

    Среди сортов хмеля различаются районные и селекционные сорта. Районные сорта  возникли из местных сортов путем  многолетнего отбора в определенной области выращивания. Селекционные сорта получены путем селекции или  скрещивания. У сортов, выведенных селекцией  и вегетативным размножением, различаются  популяции и клоны. Путем скрещивания  или скрещивания и вегетативного  размножения получают гибриды, которые  являются облагороженными сортами. У культурного хмеля насчитывается  около 100 сортов.

    В практике возделывания, как уже было сказано, хмель разделяется по цвету  лозы на красные и зеленые сорта; переходным типом являются полукрасные.

    Красные сорта имеют лозу, окрашенную антоциановым красителем, от красного до красно-фиолетового  цвета. Они растут довольно быстро и  поэтому бывают ранние и полуранние. У красных сортов хмеля шишки  светло-зеленого цвета, яйцевидной формы  и хорошо закрытые. Они богаты лупулином, имеющим хороший хмелевой аромат. С агротехнической точки зрения красные сорта хмеля имеют  недостаток, заключающийся в том, что шишки их быстро перезревают  и открываются, в результате чего при несвоевременной уборке происходят потери лупулина.

    Зеленые сорта имеют зеленую лозу. Эти  сорта растут медленнее и поэтому  позднее созревают. Шишки у них  тоже светло-зеленые, но более крупные. Лупулин образует более крупные  зернышки, имеет красноватый цвет и запах его острее. Поскольку  качество такого хмеля хуже по сравнению  с красными сортами и не уравновешивается некоторыми его агротехническими преимуществами, то зеленые сорта, как правило, отбраковываются.

    Полукрасные сорта имеют лозу почти зеленого цвета с красными черенками листьев. Их значение вспомогательное.

    При оценке различают хмель тонкий или  селекционный, а также средний и грубый. Хмель из Жатецка считается лучшим в мире.

    Признаки, повышающие качество хмеля, — это  отличное вызревание, хорошие однородные шишки, тонкое строение шишки и стерженька, высокое содержание лупулина, особенно хорошая сушка (с учетом цвета лупулина), ярко выраженный тонкий аромат, хорошее вычесывание и цвет лучше, чем у соответствующего типового образца.

    Признаки, снижающие качество хмеля, — это  недостаточное вызревание или перезревание, неполноценное и неравномерное  шишкообразование, грубое строение шишки и стерженька, семян-ность, небольшое содержание лупулина, плохой лупулин и матовая окраска в результате неправильной сушки или плохой агротехники, худший запах, плохое вычесывание, неудовлетворительный цвет и наличие большего количества следов от вредителей по сравнению с соответствующим типовым образцом (большая пятнистость), раскрытые шишки, загрязнение и влажность выше 13%.

    Хмель поставляют:

    а) натуральный, т. е. не окуренный серой, без обработки и в первоначальной упаковке;

    б) обработанный, т. е. окуренный серой и прессованный, иногда отсортированный, вычесанный и высушенный.

    Для поставки потребителям для непосредственного  применения хмель упаковывают в тюки (70—80 кг), для непродолжительного хранения (до будущего урожая) в балоты (130—150 кг), иногда в мешки из джутовой ткани; для экспортных поставок в отдельных случаях хмель упаковывают в бочки и жестяные коробки Упаковки должны быть маркированы согласно закону об обязательной маркировке хмеля. Кроме того, на упаковках могут быть указаны дополнительные данные по желанию потребителя. Отдельные упаковки должны иметь сопроводительный лист. 

    1.2 Химический состав хмеля 

    Важнейшей составной частью хмеля является группа веществ, к которым относятся  хмелевые смолы, дубильные вещества и эфирное масло, участвующие  в технологическом процессе при  производстве пива. Кроме них хмель  содержит вещества второстепенного значения, которые участвуют в процессе в незначительной мере или вообще не участвуют. Как натуральный продукт хмель всегда содержит воду. 

    1.3 Вода 

    Свежесобранный  хмель содержит большое количество воды (около 75%) и поэтому не может  храниться в первоначальном виде. После искусственной сушки при  низких температурах до 45—50°С хмель обычно содержит 10—14% воды.

    При содержании воды ниже 10% хмелевые шишки  легко раскрываются и в результате этого происходят потери лупулина вследствие выпадения его. Хмель с содержанием воды выше 15% не пригоден для хранения, он легко подопревает и плесневеет. 

    1.4 Хмелевые смолы 

    Хмелевые  смолы являются основной и с технологической  точки зрения наиболее важной составной частью хмеля. Они растворяются в этиловом эфире, которым выделяются при конвенционном анализе хмеля. После выпаривания эфира из остатков при растворении в метаноле получается фракция, содержащая все хмелевые смолы. Они в свою очередь делятся на мягкие смолы, растворимые в н-гексане, и твердые смолы, нерастворимые в н-гексане.

    Горькие вещества, присутствующие в пиве, получаются из исходных хмелевых смол. Частично они  образуются в результате прямого окисления хмелевых смол в конечной фазе вегетационного периода и, главным образом, при сушке и хранении хмеля; незначительные доли их проходят через весь пивоваренный процесс без изменений и оказываются в готовом пиве. Основные фракции горьких веществ образуются косвенным путем при обработке хмеля в процессе пивоварения, преимущественно при кипячении его; некоторые из образуемых фракций тождественны продуктам прямого окисления.

    Возможно, что уже и раньше знали о  количестве веществ, образующих группу хмелевых смол, однако до 1950 г. наверняка  были известны только две составляющие, первоначально считавшиеся химическими  индивидуумами, а именно α-горькая кислота, или гумулон, и β-горькая кислота или лупулон. Позже Виндиш доказал, что α-горькая кислота, при кипячении хмеля изменяется сначала в смолу А, которую Верцель (1965) назвал изогумулон, далее в смолу В и, наконец, в гумулиновую кислоту.

    Одним из новых открытий было открытие Регби  и Бетунеа, что α-горькая кислота не является химическим индивидуумом, а содержит две другие структурно аналогичные вещества когумулон и адгумулон. Тачел обнаружил также аналоги β-горькой кислоты и назвал их колупулон и адлупулон. Позже Говард идентифицировал преаналоги и постаналоги обеих горьких кислот (прегумулон, постгумулон и прелупулон и постлупулон) и два другие аналога, пока не имеющие названия.

    Химизмом  неспецифических мягких смол в последнее  время занимался Микшиш с целью создания системы классификации этой многочисленной группы веществ. Он обнаружил, что все вещества этого типа, содержащие циклопентантрионовое ядро, по-разному замещаются в положении 4 и 5, и поэтому обозначил их общим групповым названием — резупоны. 
 

    

 

    Хмелевые  смолы (экстрагируемые из хмеля этиловым эфиром, растворимые без нагрева в метаноле) классифицируются следующим образом: 
 

    Мягкие  смолы (растворимые  в н-гексане) 

    α-Горькие  кислоты (гумулоны)

    β-Горькие  кислоты (лупулоны)  

    Неспецифические мягкие смолы (резупоны) 

    Твердые смолы (нерастворимые  в н-гексане)

      γ - Смолы (нерастворимые в воде)  

      ε – Смолы (растворимые в  воде)    
 

    Мягкие  смолы

    α-Горькие кислоты (гумулоны). Основной составной частью а-горьких кислот является гумулон. Его формула и формула остальных известных аналогов выводится из общей формулы α-горьких кислот замещением R (радикала) в положении С₂ бензольного ядра. Отдельные аналоги отличаются один от другого структурой, а именно боковой ациловой цепью при том атоме углерода, который у гумулона — изовалериановый, у когумулона — изобутириловый и у адгумулона — α-метилмасляный и т. д. 
 
 

    

    Общая формула d – горьких кислот 
 
 

    R = -CH₂•CH (CH₃)₂                                                        Гумулон

          - CH (CH₃)₂                                                                    Когумулон

          - СН• СН₂• СН₃                                                          Адгумулон

            СН₃

            _- СН₂• СН₂• СН (СН₃)₂                                       Прегумулон

          - СН₂• СН₂ • СН₃                                                      не названный аналог

          - (СН₂)₄СН₃                                                                   не названный аналог 
 
 
 
 

    β – Горькие кислоты (лупулоны). В ряду β – горьких кислот у большинства сортов хмеля главной составной частью является лупулон. Аналоги выводятся из общей формулы β – горьких кислот точно так же, как аналоги гумулона и имеют такие же боковые цепи.

    

    Общая формула β –  горьких кислот 
 

    R= - CH₂ ∙ CH(CH₃)₂                                                     Лупулон                                                      

    - CH(CH₃)₂                                                                                             Колупулон

    - CH ∙ CH₂ ∙ CH₃                                                                                Адлупулон 

       СН₃

    - СН₂ ∙ СН₂ ∙ СН(СН₃)₂                                                                 Прелупулон

    - СН₂ ∙ СН₃                                                                                            Постлупулон

    - СН₂ ∙ СН₂ ∙ СН₃                                                           не названный аналог

     - (СН₂)₄ ∙ СН₃                                                                                      не названный аналог 

        Как химические индивидуумы α-  и β-горькие кислоты хорошо изучены, хотя сначала основное внимание было направлено преимущественно на α-кислоты, β-кислоты считались не заслуживающими внимания. В технологическом процессе хмелевые смолы участвуют не прямо, а как предшественники других образуемых в процессе пивоварения веществ, которые формируют горький вкус пива. По сути дела, речь идет о продуктах окисления и разложения исходных горьких кислот, которые до сих пор являются предметом внимательного изучения. 

         Неспецифические  мягкие смолы (резупоны). Микшик  различает α- и β-резупоны в зависимости от того, являются они производными α- или β-горьких кислот. По Микшику, теоретически можно вывести не менее восьми разных групп разных α-резупонов и четыре группы β-резупонов, которые отличаются функциональными группами на основном циклопентантрионовом ядре, как это видно из табл. 1. В свежем хмеле обычно преобладают α-резупоны. Старый хмель и хмелевые экстракты могут содержать большую долю β-резупонов.