4.8.3.2. Термические способы удаления спирта/ дистилляция

При использовании термических способов спирт удаляется из пива при нагреве. При дав­лении 1 бар вода имеет температуру кипения 100 °С, а спирт — 78,3 °С. Конечно, испарение воды медленно начинается не при 100 °С, а уже при более низких температурах, но и спирт начинает испаряться при температурах ниже 78,3 °С, поэтому таким способом мож­но осуществить разделение воды и этанола. Однако испарение при атмосферном дав­лении приводит к ухудшению вкуса пива, по­скольку в данном случае температуры все же велики.

И звестно, что температура испарения (= температура кипения) зависит от дав­ления: если мы понижаем давление, спирт может испаряться при значительно более низких температурах. Поэтому все терми­ческие способы удаления спирта осуще­ствляются в щадящем режиме, под вакуу­мом, в разряженном пространстве при аб­солютном давлении от 0,04 до 0,2 бар, благодаря чему достигаются температуры испарения между 30 °С и 55 °С. Снижение качества пива из-за влияния температур при этом зависит:

• от температуры испарения;

• от времени воздействия повышенных температур на пиво.

Во всех методах термического удаления спирта используются вакуумно-перегонные аппараты с различными конструктивными особенностями теплопередачи. Для вакуумной перегонки используются:

• выпарные аппараты с нисходящим пото­ ком жидкости (рис. 4.107);

• многоступенчатые перегонные колонны (рис. 4.108);

• трехступенчатые пластинчатые испарите­ ли (рис. 4.109);

• центробежные испарители (рис. 4.110).

Выпарной аппарат с нисходящим потоком жидкости (рис. 4.107)

Выпарной аппарат с нисходящим потоком жидкости состоит из колонны (1), высотой

Рис. 4.107. Выпарной аппарат с нисходящим потоком жидкости:

1 — испарительная колонна; 2 — обогревающие трубки; 3 — сепаратор; 4 — подача пара; 5 — выход конденсата; 6 — подача пива; 7 — конденсация частично деалкоголизиро-ванного пива; 8 — соединительная труба; 9 — отвод спир­тосодержащих паров; 10 — выход безалкогольного пива

4-5м, с расположенными в ней теплообмен-ными трубами (2), в которых пиво благодаря вакууму нагревается не выше 45 °С. По пути вниз спирт испаряется из пива, отделяется в сепараторе (3), а затем конденсируется в кон-

© 500

денсаторе. Частично деалкоголизированное пиво снова подвергается щадящей термичес­кой нагрузке во втором выпарном аппарате, где концентрация этанола падает до 0,03%об.

Вакуумная перегонная установка (рис. 4.108)

В этой установке подлежащее деалкоголиза­ции пиво нагревается в пластинчатом тепло­обменнике до 45 ˚С и направляется в эпюра-ционную колонну (3), при входе в которую давление пива падает. При этом из пива ис­паряются легколетучие ароматические компо­ненты, которые позднее вновь добавляются к пиву в рекомбинационной емкости (5). В ва­куумной спиртовой колонне (4) при 40 °С пиво освобождается от спирта, который осаж­дается в оросительном конденсаторе (6). Бе­залкогольное пиво охлаждается сначала до 4-5 °С (2), а затем до 0-1 °С, и поступает в ре-комбинациоиную емкость (5), где вновь смешивается с легколетучими ароматически­ми веществами.

Трехступенчатая вакуум-выпарная установка

В такой установке (рис 4.109) пиво нагревает­ся и подвергается выпариванию в три стадии. Преимущества такого способа заключают­ся в следующем:

■ разность температур очень незначительна;

• пластинчатые испарители обладают очень высокими коэффициентами теплопереда­ чи;

• время контакта с поверхностью теплооб­ мена минимально.

Конструкция и принцип действия

Трехступенчатая установка состоит из трех пластинчатых испарителей с нисходящим потоком жидкости (2, 5, 6).

В пластинчатом теплообменнике (1) под­лежащее обработке пиво нагревается уходя­щим деалкоголизированным пивом и горячей водой до 30 °С. Нагретое пиво осторожно по­догревается в первом испарителе (2); выделив­шиеся спиртовые пары собираются в ресиве­ре (3), осаждаются охлажденным конденсатом (-1°С) в оросительном конденсаторе (4) и от­водятся.

Во втором испарителе (5) пиво с еще дос­таточно высоким содержанием спирта нагре­вается до температуры максимум 38-40 °С. Возникающие спиртовые пары поступают в третий испаритель (6) и там конденсируют­ся. Испаряющиеся при этом спирты исполь­зуются для нагревания пива в первом испари­теле (2).

Безалкогольное пиво второй ступени до конца деалкоголизируется (0,3-0,4% спирта) в третьем испарителе и отводится после двух­ступенчатого охлаждения (1).

Рис. 4.108. Вакуумная перегонная установка:

1 — подача пива; 2 — пластинчатый теплооб­менник; 3 — эпюрацион-ная колонна для отгонки легких ароматических соединений; 4 — вакуум­ная спиртовая колонна; 5 — рекомбинационная емкость; 6 — ороситель­ный конденсатор

501

Рис. 4.109. Трехступенчатая вакуум-выпарная установка:

1 — теплообменник; 2 — 1-я выпарная ступень; 3 — ресивер; 4 — оросительный конденсатор; 5 — 2-я выпарная сту­пень; 6 — 3-я выпарная ступень; 7 — пластинчатый охладитель

Производительность таких широко приме­няемых установок может достигать до 200 гл/ час.

Высокопроизводительный центробежный испаритель

Следующая интересная возможность удале­ния спирта из пива состоит в том, чтобы про­пускать пиво через центробежный испари­тель, внутренние поверхности тарелок кото­рого нагреваются [42, 43].

Под влиянием центробежных сил пиво тон­ким слоем протекает между тарелками центро­бежного сепаратора, и нагревается насыщенным паром, который подается в двойную стенку цен­тробежного испарителя (рис. 4.110). Спирт ис­паряется и улетучивается, в то время как час­тично деалкоголизироваиное пиво выдавлива­ется наружу и отводится через разделительную шайбу.

В данной системе также работают под ваку­умом при температуре 30-34 °С, чтобы оказы­вать на продукт как можно более щадящее воз-

действие. Весь процесс занимает менее 10 с, но должен быть повторен несколько раз, так как мгновенное снижение содержания спирта до уровня ниже 0,5% связано с определенными тех­ническими проблемами.

Вкусовые изменения в пиве после обработ­ки мембранными или вакуумно-дистилля-ционными методами

Безалкогольное пиво не такое вкусное, как исходное. Тому есть несколько причин, а именно:

• спирт играет роль в образовании вкуса;

• при удалении спирта исчезает не только эта­ нол, но и многие другие летучие ароматиче­ ские вещества, в особенности —

• высшие спирты и

• эфиры, некоторые из которых теряют­ ся на 80%.

Чтобы достичь определенного выравнива­ния вкуса, содержание спирта снижают до 0,3% об., а потом поднимают до разрешенных

502

Рис. 4. 110. Центробежный испаритель (способ Centri-Therm); фирма Alfa Laval):

1 — подача пара и отвод конденсата; 2 — подвод пара к нагреваемым тарелкам; 3 — подача подлежащего деал­коголизации пива; 4 — выход частично деалкоголизиро-ванного пива; 5 — удаление спиртосодержащих паров

0,5% об. путем добавки пива на стадии завит­ков, молодого пива или готового к розливу пива. Таким образом, ароматические вещества вновь попадают в пиво и отчасти выравнива­ют вкус. То, что это не всегда, удается, показы­вает вкусовое сравнение различных марок бе­залкогольного пива.

Снижение содержания спирта ниже тре­буемого уровня и смешивание в дальнейшем такого пива с завитками, молодым или гото­вым к разливу пивом до требуемой концентра­ции спирта оправдывает себя и при изготов­лении сортов пива с пониженным содержани­ем алкоголя (Lightbier, Diatbier).

При этом в случае смешивания

• с отфильтрованным пивом частично вос­ полняется содержание ароматических ве­ ществ, а

• при смешивании с завитками пиво приоб­ ретает более «живые», отчасти цветочно- дрожжевые оригинальные оттенки.