CC BY
34
building a process control system grinding and classification adopted under the conditions of instability of the material composition and technological properties of the incoming ore as the construction of the control system on the basis of "hard" logic of the "job - the actual value -the misalignment - regulating effect" obviously does not provide optimal control. Keywords: grinding, classification, inputs, consumption of ore, the granulometric composition, spiral classifier neuromodule, neurostimulant, classification, inputs, consumption of ore, the granulometric composition, spiral classifier neuromodule, neural networks
УДК 663.44
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХМЕЛЕНИЯ ПИВНОГО СУСЛА С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ Бородулин Дмитрий Михайлович, д.т.н., профессор (e-mail: [email protected]) Сафонова Елена Александровна, к.т.н., доцент (e-mail: [email protected]) Просин Максим Валерьевич, к.т.н., старший преподаватель (e-mail: [email protected]) Миленький Илья Олегович, аспирант Кемеровский технологически институт пищевой промышленности (университет), г. Кемерово, Россия (e-mail: [email protected])
Настоящая статья посвящена исследованию процесса охмеления пивного сусла в пивоваренной промышленности с применением роторно-пульсационного аппарата (РПА). В данном аппарате проводят приготовление хмелевого экстракта, который затем вносится в пивное сусло в процессе кипячения. Определены оптимальные технические параметры работы РПА, при которых полученный хмелевой экстракт имеет максимально возможное содержание изогумулона - основного компонента горьких веществ. Применение РПА на стадии охмеления пивного сусла позволяет уменьшить нормы внесения гранулированного хмеля и сократить длительность процесса кипячения с 2 до 1 часа.
Ключевые слова: пиво, роторно-пульсационный аппарат, охмеление, пивное сусло, изогумулон, хмелевой экстракт.
Рассматривая состояние рынка пива на 2016 год можно отметить его небольшое падение относительно 2015 года, которое замедлилось и составляет 1 - 2 % [1]. В современных условиях для конкурентоспособности отрасли важны снижение затрат на производственный цикл. Это возможно достигнуть за счет совершенствования технологии производства путем внедрения нового современного оборудования.
Нами предлагается возможность получения экономического эффекта в пивоваренном производстве в результате интенсификации стадии охмеле-
ния пивного сусла за счет введения нового аппарата. Процесс охмеления заключается в длительном кипячении пивного сусла с гранулированным или шишковым хмелем [2]. В это время происходит экстракция суслом хмелевых веществ, коагуляция белково-дубильных комплексов, ароматизация эфирными маслами, изомеризация горьких кислот из лупулиновых зерен, меланоидинообразование, стерилизация сусла, испарение (концентрирование), инактивация ферментов. Основной компонент горьких веществ охмеленного сусла, образующийся при изомеризации гумулона (а-кислоты) хмеля - изогумулон. Содержание его колеблется в значительных пределах и зависит от сорта хмеля, содержания в нем а-кислоты, степени экстракции и изомеризации в процессе варки. В настоящее время на пивоваренных заводах для проведения процесса охмеления используются су-словарочные аппараты с внутренним нагревателем [3]. При этом получается охмеленное сусло, обладающее хорошим качеством при стандартном расходе хмеля [2]. Главным достоинством этого способа является достаточно полное извлечение и использование горьких веществ хмеля. Для лучшей экстракции иногда проводят предварительный его мокрый помол перед внесением в сусло для разрушения стенок. Главным недостатком данного процесса является его большая энергозатратность, а также он не экономичен. Существуют другие методы, дающие больший выход горьких веществ. Например, известен способ охмеления пивного сусла, предусматривающий внесение хмелевого экстракта в виде эмульсии, предварительно приготовленной путем механического диспергирования экстракта в части сусла, отобранного в начале его кипячения и освобожденного от коагулирующих белковых веществ, например, фильтрацией [4]. Недостатком в этом случае является то, что такой хмелевой экстракт не содержит поли-фенольных соединений хмеля, влияющих на комплексообразование и коагуляцию белковых веществ пивного сусла и не обеспечивает коллоидную стойкость и полноту вкуса готового пива. Кроме того, затруднены отдельные технологические операции процесса, так как данный способ предусматривает отбор из сусловарочного котла в начале кипячения части пивного сусла, отделение от него, например, фильтрацией скоагулированых белковых веществ, и только после этого - приготовление эмульсии и хмелевого экстракта.
В результате анализа существующих способов охмеления пивного сусла предлагается его интенсификация, которая заключается в кипячении сусла с хмелевым экстрактом, предварительно приготовленным в роторно-пульсационном аппарате (РПА). Применение данного аппарата позволит получить более лучшее извлечение изогумулона и возможность снижения норм внесения хмеля. Конструкция РПА разработана в КемТИПП и защищена патентом [5].
Приготовление хмелевого экстракта происходит следующим образом. В аппарат загружается пивное сусло с гранулированным хмелем. Под дейст-
вием центробежных сил, материальный поток движется через зубья ротора и статора. Благодаря механическим воздействиям РПА на твердую фазу за счет срезывающих и истирающих нагрузок, а также развитой турбулентности, пульсациям давления и скорости потока жидкости улучшается ее растворимость. Этот процесс происходит, как снаружи гранул хмеля, так и внутри них, что приводит к интенсивному их взаимодействию с пивным суслом. В результате перекрытия пазов ротора и статора появляются чередующиеся зоны сжимания и расширения. За счет этого в жидкой фазе появляются области разрыва сусла - кавитационные зоны, образующие пузырьки, которые схлопываются с силой в несколько сот атмосфер, вследствие чего возникают ударные волны. Данное воздействие приводит к интенсивному диспергированию гранул хмеля и увеличивает поверхность взаимодействия фаз. Многократное колебание частиц твердой фазы в местах трения приводит к повышению температуры смеси, и как следствие влияет на увеличение коэффициента внутренней диффузии. Для поддержания необходимой температуры обрабатываемой среды в РПА используется тепловая рубашка.
Для исследования процесса охмеления с применением РПА был поставлен полнофакторный эксперимент. На первом этапе в экономических целях вместо пивного сусла для приготовления хмелевого экстракта использовалась вода и определялись оптимальные технические параметры работы аппарата, при которых выход изогумулона максимален. В опытах использовался гранулированный хмель сорта «Магнум» с содержанием а-кислоты 13 %, производства Словения.
Обработка водной суспензии в РПА производилась в течении 1, 2, 3 минут при частоте вращения ротора п - 2000, 2500, 3000 об/мин, зазоре между ротором и статором б - 0,1, 0,3, 0,5 мм, температуре обрабатываемой среды 1 - 55, 70, 85 °С. Определение содержания изогумулона в полученных образцах основано на экстракции его из суспензии изооктаном и последующем нахождении оптической плотности полученного изооктанового экстракта на спектрофотометре при длине волны 275 нм [6]. Установление данного горького вещества необходимо как для нормирования расхода хмеля, так и для контроля за режимом охмеления.
В результате проведенных испытаний были построены графики зависимости содержания изогумулона в водном хмелевом экстракте с заданной температурой от технических параметров РПА. Наилучшие показатели получены при зазоре между ротором и статором 0,3 мм.
Графики представлены на рис. 2, 3, 4, из которых видно, что лучший выход изогумулона наблюдается в суспензии с температурой 85°С, приготовленной в течении трех минут при частоте вращения ротора 3000 об/мин и составляет 63,2 мг/дм .
Из полученных данных видно, что приготовленный в течение 3 минут в РПА водный хмелевой экстракт имеет содержание изогумулона, которым
обладает охмеленное пивное сусло, полученное классическим способом в результате двухчасового кипячения. Таким образом, полученные данные показали целесообразность применения РПА для интенсификации процесса охмеления.
Содержание изогумулона, ^
мг/дмЗ 60
55
50
45 40 35 ф.--- ••
30
0 1 2 3 4
х. мин
•• N=2000 об/мин = 2500 об/мин N = 3000 об/мин
Рисунок 1 - График зависимости содержания изогумулона в водном хмелевом экстракте при температуре 55 С от времени приготовления
Рисунок 2 - График зависимости содержания изогумулона в водном хмелевом экстракте при температуре 70 С от времени приготовления
Содержание га огу мул она. 65
mi дм'
60 55 50 45 40 35 30
0 1 2
X. мнн
N = 2000 об/мин - • - N = 2500 об/мин
N = 3000 об/мин
Рисунок 3 - График зависимости содержания изогумулона в водном хмелевом экстракте при температуре 85 С от времени приготовления
Второй этап заключался в исследовании приготовленного хмелевого экстракта из пивного сусла и хмеля этого же сорта в РПА при установленных оптимальных его технических параметрах на первом этапе. Предварительные опытные данные здесь показали, что содержание изогумулона в охмеленном пивном сусле составляет 72, 4 мг/дм , что на 15 % больше по сравнению с образцом, полученным классическим способом с суслом сорта «Жигулевское».
Таким образом, применение РПА на стадии охмеления пивного сусла дает увеличение выхода горьких веществ, вследствие чего появляется возможность снижения норм внесения хмеля и сокращения длительности процесса кипячения при охмелении с 2 часов до 1 часа. Полученные результаты показывают перспективы дальнейшего проведения исследований.
Список литературы
1. Пивоваренная компания "Балтика", часть Carlsberg Group, объявляет результаты своей деятельности за 2016 год [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://corporate.baltika.rU/m/7521/baltika_breweries_part_of_the_carlsberg_group_announces _fy2016_results.html.
2. Ермолаева, Г. А. Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков: учеб. для нач. проф. образования / Ермолаева Г. А., Колчева Р. А. - М.: ИРПО; Изд. Центр «Академия», 2000. - 416 с.
3. Федоренко, Б. Н. Пивоваренная инженерия: технологическое оборудование отрасли/ Федоренко Б. Н. - СПБ.: Профессия, 2009. - 1000 с.
4. Пат. №208625. СССР, МПК С 12 С. Способ охмеления пивного сусла / Пехов А.В., Пономаренко И.Я., Прокопчук А.Ф., Разинков П.Ф., Мизуренкова Р.С., Волкович Н.М., Юрист Л.И. // Опубл. 17.01.1968, Бюл. № 4.
5. Пат. 2190462 РФ, МКИ 7 В 01 F 7/28. Роторно-пульсационный аппарат / Иванец В.Н., Иванец Г.Е., Афанасьева М.М., Сафонова Е.А., Артемасов В.В.// Опубл. 10.10.2002. - Бюл. №28.
6. Баланов, П.Е. Технология бродильных производств: учебно-методическое пособие / Баланов П.Е. - СПб: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2013. -65 с.
Borodulin Dmitriy Mihaylovich, Doctor of Engineering Sciences, professor (e-mail: borodulin [email protected])
Safonova Elena Aleksandrovna, Candidate of Engineering Sciences, docent (e-mail: [email protected])
Prosin Maksim Valerevich, Candidate of Engineering Sciences, teacher (e-mail: [email protected]) Milenkiy Ilya Olegovich, graduate student (e-mail: [email protected])
Kemerovo Institute о/Food Science and Technology (University), Kemerovo, Russia STUDY OF THE PROCESS OF HOPPING OF WORT SYRUP USING A MODERN EQUIPMENT
Abstract. The present article is devoted to the study of hopping of wort syrup in the brewing industry using a rotary-pulsation apparatus. A hop extract is prepared in this apparatus, which is then added to the wort syrup during boiling. The optimal technical characteristics of apparatus are determined for maximum possible content of isohumulone in the prepared hop extract. Isohumulone is the main component of bitter substances. Using a rotary-pulsation apparatus at the stage of hopping of wort syrup allows reducing the dose of granulated hop and the boiling process from 2 to 1 hour.
Keywords: beer, rotary pulsation apparatus, hopping, wort syrup, isohumulon, hop extract.
УДК 004.8:004.946.005.336
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ В КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГРАХ. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
В ИГРОВОЙ ИНДУСТРИИ Буковшин Вадим Александрович, студент Донской государственный технический университет, г.Ростов-на-Дону, Россия (e-mail: [email protected], [email protected]) Воскобойников Сергей Георгиевич, к.и.н., доцент Донской государственный технический университет, г.Ростов-на-Дону, Россия (e-mail: [email protected])
В данной статье рассматриваются особенности технической реализации искусственного интеллекта в играх, основные методы создания интеллектуальных систем, предлагаются варианты их улучшения, а также описываются перспективы развития данной области информационных технологий.
Ключевые слова: компьютерная игра, игровая индустрия, область интерактивных развлечений, игровой искусственный интеллект (ИИИ), ис-
