Technik_tech_zywnosci_321[09]_Z3.05

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Krzysztof Maśliński

Produkowanie wyrobów przemysłu fermentacyjnego
321[09].Z3.05

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2006

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Technologia produkcji słodu i piwa

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Technologia produkcji wina i miodów pitnych

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Technologia produkcji surówki, spirytusu i wódek

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Technologia produkcji drożdży i kwasów spożywczych

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy i kształtowaniu umiejętności

związanych  z  przemysłem  fermentacyjnym,  dotyczących  technologii  produkcji  piwa,  wina,
spirytusu  i  wódek, drożdży piekarskich oraz kwasów spożywczych, a także  ich właściwości.
Ułatwi  Ci  dobieranie  surowców  i  materiałów  pomocniczych  oraz  maszyn  i  urządzeń  do
procesów technologicznych w przemyśle fermentacyjnym.

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne, zawierające wykaz niezbędnych wiadomości i umiejętności, które

powinieneś mieć opanowane przed przystąpieniem do kształcenia w tej jednostce
modułowej,

−

cele kształcenia w tej jednostce modułowej, czyli wykaz tego, co powinieneś umieć na

zakończenie procesu kształcenia w tej jednostce,

−

materiał nauczania umożliwiający samodzielne przygotowanie się do wykonania ćwiczeń

i zaliczenia sprawdzianów,

−

pytania sprawdzające, które pozwolą Ci sprawdzić, czy jesteś dobrze przygotowany do

wykonania ćwiczeń,

−

ćwiczenia, zawierające temat ćwiczenia, przedstawiające sposób jego wykonania oraz
wyposażenie stanowiska do jego przeprowadzenia (w tym wykaz materiałów, narzędzi
i sprzętu potrzebnych do realizacji ćwiczenia),

−

sprawdzian postępów, pozwalający Ci ocenić stopień swego przygotowania do

sprawdzianu osiągnięć, który zostanie przeprowadzony przez nauczyciela,

−

przykład sprawdzianu osiągnięć, pozwalający Ci ocenić stopień opanowania wiadomości

i umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej; sprawdzian składa się z instrukcji dla
ucznia, karty zadań testowych oraz karty odpowiedzi,

−

wykaz literatury oraz innych źródeł informacji, które możesz wykorzystać do poszerzenia

swoich wiadomości i umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

321[09].Z3

Technologia przetwórstwa spożywczego

321[09].Z3.05

Produkowanie wyrobów przemysłu fermentacyjnego

321[09].Z3.06

Przetwarzanie surowców olejarskich

321[09].Z3.11

Produkowanie wyrobów piekarskich, ciastkarskich i cukierniczych

321[09].Z3.01

Wytwarzanie

przetworów

zbożowych

321[09].Z3.02

Przetwarzanie

owoców i warzyw

321[09].Z3.03

Przetwarzanie

ziemniaków

321[09].Z3.04

Przetwarzanie

buraków

cukrowych

321[09].Z3.12

Produkowanie koncentratów spożywczych

321[09].Z3.07

Przetwarzanie mięsa

zwierząt rzeźnych

321[09].Z3.08

Przetwarzanie mleka

321[09].Z3.09

Przetwarzanie mięsa

drobiowego i jaj

321[09].Z3.10

Przetwarzanie ryb,

mięczaków

i skorupiaków

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

posługiwać się normami i instrukcjami,

−

rozróżniać surowce, dodatki do żywności i materiały pomocnicze stosowane

w przetwórstwie spożywczym,

−

rozróżniać operacje i procesy jednostkowe,

−

określać zmianę wartości odżywczych, cech organoleptycznych i trwałości żywności pod

wpływem przeprowadzonych operacji i procesów jednostkowych,

−

przeprowadzać podstawowe obliczenia technologiczne,

−

stosować zasady oceny organoleptycznej,

−

identyfikować drobnoustroje i enzymy,

−

dobierać maszyny i urządzenia do procesów technologicznych przemysłu spożywczego,

−

stosować obowiązujące systemy zapewnienia jakości w przetwórstwie spożywczym,

−

opracowywać i prezentować projekt,

−

stosować programy komputerowe,

−

posługiwać się instrukcjami BHP i przestrzegać przepisów BHP,

−

wskazywać zagrożenia dla środowiska związane z przetwórstwem spożywczym

−

udzielać pomocy w razie wypadku zgodnie z zasadami pierwszej pomocy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

scharakteryzować podstawowe produkty przemysłu fermentacyjnego,

−

posłużyć się dokumentacją technologiczną i produkcyjną zakładu przemysłu

fermentacyjnego,

−

zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami ergonomii, zasadami

bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska,

−

dobrać surowce i materiały pomocnicze do produkcji wyrobów przemysłu

fermentacyjnego,

−

scharakteryzować procesy technologiczne w piwowarstwie, gorzelnictwie, winiarstwie,

−

dobrać maszyny i urządzenia do produkcji piwa, wina, wyrobów spirytusowych, drożdży

i kwasów spożywczych,

−

wskazać krytyczne punkty kontroli w procesie technologicznym produkcji

poszczególnych wyrobów,

−

przeprowadzić obliczenia technologiczne,

−

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz

ochrony środowiska podczas produkcji wyrobów przemysłu fermentacyjnego,

−

określić zagrożenia dla środowiska powodowane działalnością zakładów przemysłu

fermentacyjnego,

−

obliczyć koszty i opłacalność produkcji poszczególnych wyrobów przemysłu

fermentacyjnego,

−

skorzystać z różnych źródeł informacji zawodowej dotyczącej produkcji piwa, wina,

wyrobów spirytusowych, drożdży i kwasów spożywczych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Technologia produkcji słodu i piwa

4.1.1. Materiał nauczania

Wyroby przemysłu fermentacyjnego

Przemysł fermentacyjny obejmuje produkcję wyrobów spożywczych, otrzymywanych

z wykorzystaniem fermentacji jako podstawowego procesu technologicznego. Do
najważniejszych kierunków w przemyśle fermentacyjnym zaliczamy:

−

piwowarstwo, obejmujące produkcję słodu i piwa,

−

winiarstwo, obejmujące produkcję win i miodów pitnych,

−

gorzelnictwo, zajmujące się produkcją spirytusu i wódek,

−

drożdżownictwo,

−

produkcję kwasów spożywczych, w tym kwasu octowego, mlekowego i cytrynowego.

Jako

osobną

branżę

przemysłu

spożywczego,

niezaliczaną

przemysłu

fermentacyjnego, ale również wykorzystującą procesy fermentacyjne, traktuje się przemysł
piekarsko-ciastkarski.

W procesach technologicznych przemysłu fermentacyjnego do prowadzenia fermentacji

wykorzystuje  się  drobnoustroje  –  drożdże,  bakterie,  pleśnie  –  oraz  wytwarzane  przez  nie
enzymy.  Aby  zapewnić prawidłowy  przebieg  fermentacji korzysta się z tzw. czystych kultur
drobnoustrojów,  czyli  drobnoustrojów  o  odpowiednich  cechach,  wyselekcjonowanych
i rozmnożonych z jednej komórki w laboratorium.

Produkcja słodu

Słodem nazywamy skiełkowane ziarno zboża; w piwowarstwie stosuje się najczęściej

słód jęczmienny, rzadziej pszeniczny. Słód jest podstawowym surowcem do produkcji piwa.

Słód jest produkowany w słodowni. Słodownia może być jednym z działów browaru lub

samodzielnym zakładem.

W celu wyprodukowania słodu jęczmiennego (schemat 1) należy najpierw odpowiednio

przygotować ziarno jęczmienia, następnie poddać je moczeniu, prowadzić jego kiełkowanie
(zwane też słodowaniem); potem trzeba wysuszyć powstały słód, odkiełkować i przekazać do
leżakowania.

Jęczmień browarniczy do produkcji słodu może być dwu- (jęczmień jary) lub

sześciorzędowy (jęczmień ozimy). Ziarna jęczmienia dwurzędowego są grubsze, dają więcej
ekstraktu, zawierają mniej białka i bardziej nadają się do produkcji słodu na piwa.

Oceniając ziarno jęczmienia uwzględnia się m.in.:

−

barwę,

−

zapach (powinien być typowy dla ziarna, swoisty),

−

kształt,

−

masę 1000 ziaren,

−

ciężar objętościowy, wyrażany w kilogramach na hektolitr ziarna,

−

celność, czyli wyrównanie ziarna,

−

przekrój (pożądany jest przekrój mączysty a niepożądany przekrój szklisty),

−

zdolność kiełkowania (energię kiełkowania), liczoną jako procent wykiełkowanych ziaren
po 3 i 5 dobach, przy czym po 5 dobach powinna zbliżyć się do 100% (minimum 95%)
a po 3 dobach powinna być niższa tylko o 2-3%,

−

obecność zanieczyszczeń,

−

skład chemiczny (wilgotność, zawartość białka, garbników, związków goryczkowych).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat 1. Etapy produkcji słodu [opr. własne]

Przygotowanie jęczmienia do produkcji słodu polega na oczyszczeniu ziarna

(z wykorzystaniem urządzeń takich jak wialnia, tryjer, wychwytywacze magnetyczne, filtry)
oraz jego sortowaniu. Sortowanie odbywa się w sortownikach a pozwala podzielić ziarno na
frakcje jednakowej wielkości, co ułatwia prowadzenie procesu kiełkowania (ziarna zaczynają
kiełkować w tym samym czasie).

Moczenie ziarna ma na celu uaktywnienie enzymów, co powoduje pobudzenie ziarna do

kiełkowania. Wśród enzymów ziarna szczególne znaczenie mają amylazy, rozkładające
skrobię, oraz enzymy proteolityczne – rozkładające białka. W wyniku moczenia wilgotność
ziarna wzrasta do ok. 45% oraz wzrasta objętość ziarna.

Do moczenia ziarna stosuje się kadzie zalewne, w których jest możliwość przykrycia wodą całej

masy ziarna. Kadź wyposażona jest w mieszadło i doprowadzenie sprężonego powietrza.

Przebieg moczenia jest kilkuetapowy – najpierw ziarno jest myte, następnie prowadzi się

moczenie wstępne, potem moczenie zasadnicze i domaczanie. W poszczególnych etapach
stosuje się różny czas przebywania ziarna pod wodą naprzemiennie z przebywaniem bez
wody oraz różne temperatury. Taki sposób moczenia zwany jest wodno-powietrznym.

W zależności od typu słodowni, moczenie może być prowadzone w systemie okresowym

lub ciągłym. W systemie ciągłym ziarno może być nawilżane poprzez natrysk wody.

Łączny czas moczenia ziarna może trwać do 3 dób.

Ziarno

jęczmienia

Moczenie

Kiełkowanie (słodowanie)

Suszenie słodu mokrego

Odkiełkowanie

Słód

Woda

Powietrze

Kiełki

Czyszczenie

Sortowanie

Zanieczyszczenia

Poślad

Leżakowanie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Kiełkowanie ziarna (rys. 1) pozwala wytworzyć odpowiednią ilość enzymów

i spowodować zmiany w strukturze ziarna, związane z hydrolizą składników ziarna (rozkład
skrobi, białek, hemicelulozy, substancji fosforowych i innych).

W wyniku wzrostu wilgotności ziarna, przy sprzyjającej temperaturze, co pobudza

enzymy, w ziarnie powstają dwa rodzaje kiełków: kiełek liścieniowy i kiełek korzonkowy.

Rys. 1. Przebieg kiełkowania ziarna jęczmienia [7, s. 66]

Miejscem powstawania kiełków jest zarodek ziarna. Źródłem energii dla prowadzenia

procesów życiowych ziarna jest skrobia zawarta w bielmie ziarna. Enzymy amylolityczne
rozkładają skrobię do dekstryn i maltozy, potem do glukozy. Glukoza jest wykorzystywana w
procesie oddychania ziarna.

Aby słodowanie przebiegało prawidłowo, mokre ziarno musi być napowietrzane. Tlen

z powietrza umożliwia ziarnu oddychanie (spalanie glukozy), zgodnie z reakcją:

+ 6O

→ 6CO

↑

+ 6H

O + E

Należy utrzymywać przy tym odpowiednią temperaturę od ok. 12°C do 20°C (niższe

temperatury stosuje się dla słodów jasnych a wyższe dla słodów ciemnych) oraz wilgotność
ziarna ok. 43-44%. Czas kiełkowania wynosi ok. 8 dni. W wyniku słodowania otrzymuje się
tzw. słód mokry.

Wyróżnia się słodownie:

−

klepiskowe, w których jęczmień rozkłada się w pryzmach o wysokości ok. 30 cm
a w trakcie słodowania pryzmy przerzuca się („szufluje”) w celu napowietrzenia
i odprowadzania nadmiaru ciepła;

−

mechaniczne, np. skrzyniowe lub bębnowe, zwane słodowniami pneumatycznymi; są
one nowocześniejsze, zapewniają lepsze warunki i kontrolę procesu słodowania oraz
zapobiegają psuciu się słodu.
Znaczenie enzymów, uaktywniających się podczas słodowania:

−

hemicelulazy, enzymy cytolityczne, odpowiadają za rozkład hemicelulozy, która stanowi
główny składnik błon komórkowych; powodują naruszenie struktury komórki i ułatwiają
dostęp innym enzymom do wnętrza komórki;

−

enzymy proteolityczne rozkładają białka na peptydy i aminokwasy, dostarczają w ten
sposób azotu drożdżom oraz przyczyniają się do wzrostu pienistości piwa, co wpływa
korzystnie na jakość piwa;

−

nzymy amylolityczne rozkładają skrobię, dostarczając cukrów wykorzystywanych przez
zarodek podczas kiełkowania i przez drożdże w procesie fermentacji brzeczki piwnej;

−

fosfatazy rozkładają związki fosforowe, uwalniając kwas fosforowy, z którego fosfor jest
wykorzystywany przez drożdże.

Suszenie słodu mokrego pozwala na jego późniejsze przechowywanie – jest sposobem

utrwalenia słodu. Ponadto nadaje słodowi odpowiednie cechy organoleptyczne – barwę,
smak, zapach. Wpływa też na skład chemiczny słodu, poprzez reakcje zachodzące w wyniku
podwyższonej temperatury pomiędzy składnikami słodu. W efekcie suszenia wilgotność
słodu zmniejsza się do ok. 4% i następuje zahamowanie aktywności enzymów.

Do suszenia słodu stosuje się suszarnie poziome jedno-, dwu- i trójsiatkowe (rys. 2) lub

pionowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Podczas suszenia wyróżnia się trzy zasadnicze fazy:

−

w I fazie, w temperaturze 40-45°C następuje intensywne działanie enzymów, związane
głównie z rozkładem skrobi zawartej w bielmie ziarna;

−

w II fazie, gdy temperatura rośnie do ok. 60°C, dochodzi do wstrzymywania procesów

życiowych ziarna, dalej rozkłada się bielmo a w nim skrobia;

−

III faza to zanik procesów enzymatycznych, pojawienie się zmian chemicznych
zachodzących pod wpływem wysokiej temperatury, przekraczającej 70°C, powstawanie
charakterystycznej barwy i zapachu.

Czyszczenie słodu – odkiełkowanie ma na celu usunięcie kiełków, które utrudniają

przechowywanie słodu, gdyż wchłaniają łatwo wodę i pogarszają jakość piwa, zawierają zbyt
dużo białka i nadają gorzki smak piwu. Kiełki najlepiej usuwa się na gorąco, używając
maszyny zwanej odkiełkownicą. Typowa odkiełkownica posiada obracający się bęben
z urządzeniem cepowym, odłamującym kiełki.

Po odkiełkowaniu słód przesiewa się. Kiełki wykorzystuje się jako produkt uboczny do

produkcji pasz.

Magazynowanie słodu (leżakowanie) wiąże się

z dojrzewaniem słodu, które trwa ok. 4 tygodni i jest
konieczne dla uzyskania dobrej jakości piwa.

Rodzaje słodu zależą od rodzaju zastosowanego

ziarna  i  parametrów  słodowania  oraz  suszenia  słodu.
Najczęściej  wykorzystuje  się  słód  jęczmienny  do
produkcji  piw  tzw.  dolnej  fermentacji;  słód  pszeniczny
wykorzystuje  się  do  znacznie  rzadziej  produkowanych
piw tzw. górnej fermentacji.

Wśród słodów jęczmiennych najważniejsze to:

- słód jasny, suszony w temperaturach do 80-85°C, do
produkcji  piw  jasnych;  najbardziej  znanym  słodem
jasnym jest słód typu pilzneńskiego;
- słód ciemny, suszony w temperaturach do 105°C, do
produkcji piw ciemnych;
-  słody  specjalne:  karmelowy  i  barwiący,  suszone
w  jeszcze  wyższych  temperaturach  (ponad  150°C),
stosowane  jako  surowiec  dodatkowy  poprawiający
barwę, smak i zapach piw ciemnych, znane jako słody
palone;
-  słód  diastatyczny,  suszony  w  temperaturach  do
70°C,  który  (z uwagi  na  niższą  temperaturę  suszenia)
charakteryzuje  się  szczególnie  dużą  zawartością
czynnych  enzymów;  może  być  wykorzystywany  do
produkcji  ekstraktu  słodowego  (ma  on  zastosowanie
np. w piekarstwie).

Rys. 2. Schemat jednosiatkowej suszarni słodu [4, s. 356]
1 – komora suszenia, 2 – komora ciśnieniowa gorącego powietrza, 3 – komora paleniskowa, 4 – przenośnik
mokrego materiału, 5 – przenośnik ślimakowy, 6 – rura zsypowa, 7 – napęd urządzenia wywrotowego siatki,
8 – wylot oparów, 9 – zasuwa obrotowa, 10 – siatka uchylna, 11 – redler, 12 – przewód zwrotnego powietrza,
13 – zasłona rozdzielająca, 14 – wlot powietrza, 15 – wentylator, 16 – silnik, 17 – tablica pomiarowa,
18 – drzwi, 19 - palenisko

Bezpieczeństwo i higiena pracy w słodowni
W słodowniach trzeba utrzymywać w należytej sprawności urządzenia wentylacyjne

i odpylające z uwagi na zapylenie towarzyszące przyjmowaniu ziarna, groźne dla
pracowników i stwarzające niebezpieczeństwo wybuchów. Kiełkowanie ziarna wiąże się

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

z wydzielaniem dwutlenku węgla a jego duże stężenie jest groźne dla pracowników, dlatego
również z tego względu ważna jest sprawna wentylacja.

Istotnym obowiązkiem pracowników w słodowni jest utrzymywanie czystości.

Ogranicza to możliwość poślizgów i upadków pracowników oraz chroni ziarno i słód przed
rozwojem szkodników.

Produkcja piwa

Piwo jest napojem alkoholowym, sporządzanym ze słodu, chmielu i wody, przy

zastosowaniu drożdży.

Produkcja piwa obejmuje wytworzenie brzeczki piwnej ze słodu, poddaniu brzeczki

fermentacji z udziałem drożdży, leżakowaniu młodego piwa powstałego w wyniku
fermentacji oraz filtracji, rozlewu i pasteryzacji piwa. Uproszczony schemat produkcji piwa
przedstawiono na rys. 3.

Wytwarzanie brzeczki odbywa się w warzelni browaru. Obejmuje ono śrutowanie słodu,

zacieranie, filtrowanie zacieru, gotowanie z chmielem i ewentualne odchmielanie.

Śrutowanie słodu, czyli jego rozdrobnienie w śrutowniku, ułatwia wymycie składników

słodu przez wodę i uzyskanie wysokiej wydajności ekstraktu.

Zacieranie polega na zmieszaniu śruty słodowej

z  odpowiednią  ilością  wody  (w  stosunku  ok.  1:4)
w kadzi zaciernej (rys. 4). Powstały zacier ogrzewa się
stopniowo  w  kotle  zaciernym,  w  całości  lub
w częściach,  stosując  tzw.  przerwy  w  określonych
temperaturach,  podczas  których  uaktywniają  się
poszczególne

enzymy

pochodzące

słodu,

powodując  przede  wszystkim  rozkład  skrobi  i  białek.
W  wyniku  zacierania  powstają  cukry  fermentujące,
stanowiące  pożywkę  dla  drożdży,  które  będą
wykorzystane podczas fermentacji brzeczki.

Otrzymany zacier poddaje się filtracji w kadzi

filtracyjnej  (rys.  6)  lub  w  filtrze  zacierowym  w  celu
oddzielenia  płynnej  brzeczki  od  substancji,  które  nie
uległy  rozpuszczeniu.  Powstaje  produkt  uboczny
zwany  wysłodzinami  albo  młótem,  wykorzystywany
jako pasza dla bydła.

Brzeczka, jako właściwy półprodukt, kierowana

jest do kotła warzelnego, gdzie odbywa się jej
gotowanie z chmielem, czyli chmielenie.

Gotowanie brzeczki z chmielem (w kotle

warzelnym – rys. 7) ma na celu przejście do brzeczki
rozpuszczalnych składników chmielu, nadających
piwu

cennych

walorów

organoleptycznych

(poprawiają smak, zapach i barwę) i mających
działanie antyseptyczne. Chmiel do brzeczki (w ilości
200-500g na 1 hl brzeczki) można dodawać w postaci:
- szyszek chmielowych lub chmielu prasowanego
(prasowane szyszki chmielowe),
- ekstraktów i koncentratów chmielowych.

Rys. 3. Etapy produkcji piwa [8, s. 109] 1 – śrutownik, 2 – zbiornik, 3 – kadź zacierna, 4 – kocioł zacierny, 5 –
pompa, 6 – kadź filtracyjna, 7 – kocioł warzelny, 8 – odchmielacz, 9 – pompa, 10 – kadź osadowa, 11 –
wirówka, 12 – płytowy wymiennik ciepła, 13 – kadzie fermentacyjne, 14 – tanki, 15 – filtr, 16 – zbiornik
pośredni, 17 – rozlewaczka (kegi, beczki), 18 – rozlewaczka (butelki, puszki)

Nowoczesne technologie produkcji piwa odchodzą już od wykorzystywania chmielu

w postaci stałej na korzyść preparatów w postaci ekstraktów i koncentratów chmielowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ekstrakty

są

wyciągami,

uzyskiwanymi przy zastosowaniu
rozpuszczalnika

organicznego,

(który później jest oddzielany)
będącymi

gęstymi,

brunatno-

czarnymi cieczami, zawierającymi
większość

składników

zawartych w chmielu surowym a
istotnych

dla

jakości

piwa.

Koncentraty

otrzymuje

się

poprzez sproszkowanie szyszek
chmielowych

usunięcie

składników

niezawierających

lupuliny; mogą być dodatkowo
prasowane np. w pastylki
i wzbogacane

ekstraktem

chmielowym.

Preparaty

są

trwalsze,

łatwiejsze w przechowywaniu
i stosowaniu, przyczyniają się do
lepszego wykorzystania substancji
goryczkowych

pochodzących

z chmielu,  a  tym  samym  do
poprawy  cech  organoleptycznych
piwa.

Rys. 4. Kadź zacierna [5, s. 169]
1 – przedzaciernik, 2 – doprowadzenie gorącej wody, 3 – odprowadzenie zacieru, 4 – mieszadło,
5 – wał mieszadła, 6 – przekładnia ślimakowa, 7 – skrzynka biegów, 8 – silnik, 9 – kanały parowe

W wyniku gotowania brzeczki następuje też zniszczenie niepotrzebnych już enzymów

oraz jej wyjałowienie, dzięki czemu brzeczka staje się czysta mikrobiologicznie przed
zaszczepieniem drożdżami. W czasie gotowania powstają połączenia między białkami
i garbnikami, wypadające w postaci osadu i poprawiające klarowność brzeczki.

W przypadku użycia szyszek lub chmielu prasowanego konieczne jest odchmielanie po

zagotowaniu brzeczki.

Odchmielanie ma na celu usunięcie nierozpuszczalnych w brzeczce części chmielu;

prowadzi się je w urządzeniu zwanym odchmielaczem. Powstaje produkt uboczny zwany
chmielinami.

Chłodzenie brzeczki przygotowuje ją do

fermentacji;  w  czasie  stygnięcia  brzeczki
wypadają  z  niej  osady.  Osady  te  usuwa  się
podczas  wstępnego  chłodzenia  w  kadziach
osadowych.  Głównym  składnikiem  osadów  są
związki garbnikowo-białkowe. Po wydzieleniu
osadów

brzeczkę

dalej

ochładza

się

w płytowych wymiennikach ciepła.

Rys. 5. Schemat warzelni w browarze [5, s. 168]

1  –  przedzaciernik,  2  –  kadź  zacierna,  3  –  kocioł
zacierny,  4  –  pompa  do  zacieru,  5  –  zasuwa,  6  –  kadź
filtracyjna, 7 – korytko ściekowe, 8 – pompa do mętnej
brzeczki, 9 – przenośnik ślimakowy wysłodzin,
10 – kocioł warzelny, 11 – odchmielacz, 12 – pompa do
brzeczki

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 6. Klasyczna kadź filtracyjna [5, s. 178]

1 – pokrywa, 2 – spulchniacz, 3 – sito, 4 – zraszacz, 5 – wał, 6 – przekładnia ślimakowa, 7 – skrzynia biegów,

8 – podnośnik hydrauliczny, 9 – pompa podnośnika, 10 – korytko brzeczkowe, 11 – spust wysłodzin, 12 – rura

wyciągowa, 13 – zasuwa, 14 – doprowadzenie wody, 15 – regulator ciśnienia

Fermentacja brzeczki odbywa się w kadziach fermentacyjnych w fermentowni po

zaszczepieniu brzeczki drożdżami lub w wielkich zbiornikach zwanych tankofermentorami.

Najczęściej stosuje się drożdże tzw. dolnej fermentacji, opadające po zakończeniu

fermentacji  na  dno  zbiornika,  z  gatunku  Saccharomyces  uvarum  (carlsbergensis).  Drożdże
mogą  być  dodawane  w  postaci  tzw.  gęstwy  drożdżowej,  czyli  osadów  drożdżowych
z poprzedniego  cyklu  fermentacji,  lub  w  postaci  wstępnie  namnożonej  czystej  kultury
drożdży  wyhodowanej  w  laboratorium.  Można  również  użyć  łącznie  i  gęstwy  i  drożdży
czystej kultury.

Fermentacja piw dolnej fermentacji, poprzedzona rozmnażaniem się drożdży

w warunkach tlenowych, najlepiej przebiega w zakresie niskich temperatur, ok. 5°C, według
reakcji:

→ 2C

OH + 2CO

↑

+ E

Wydzielająca się energia, w postaci ciepła, powoduje wzrost temperatury brzeczki;

temperaturę tę należy kontrolować a w miarę potrzeby brzeczkę chłodzić.

Czas fermentacji zależy od rodzaju produkowanego piwa i zawartości ekstraktu

w brzeczce. Zbliżony jest, licząc w dobach, do wielkości ekstraktu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Na początku następuje zafermentowanie, tworzy się dwutlenek węgla, pojawia się piana,

której ilość stopniowo zwiększa się; fermentacja ze stadium tzw. niskich krążków przechodzi
do stadium krążków wysokich. Brzeczka zamienia się w młode piwo.

Rys. 7. Kocioł warzelny ogrzewany parą [5, s. 188]

1 – zamknięcie włazu, 2 – zamknięcie rury wyciągowej, 3 – rura odpływowa oparów, 4 – zawór bezpieczeństwa,

5 – kurek do napowietrzania, 6 – zawór do redukcji ciśnienia, 7 – termometr, 8 – manometr, 9 – szkło wzierne,

10 – laska miernicza, 11 – mieszadło, 12 – króciec i zawór spustowy, 13 – zawór parowy, 14 – manometr,

15 – zawór redukcyjny

W trakcie fermentacji ekstrakt brzeczki jest odfermentowywany, zmniejsza się jego

stężenie a przybywa alkoholu. Przykładowo dla piw o zawartości ekstraktu 12% w brzeczce
podstawowej, ubytek ekstraktu wynosi ok. 8%, a więc młode piwo, tzw. zielone, zawiera już
tylko 4% ekstraktu.
Piwo znad osadów drożdżowych ściąga się do leżakowni. Osady przemywa się
i wykorzystuje się, jako gęstwę drożdżową, do zaszczepienia nowej partii brzeczki. Drożdże,
które nie zostały wykorzystane jako gęstwa drożdżowa, są wykorzystywane do celów
paszowych.

Leżakowanie piwa w tankach odbywa się po zakończeniu fermentacji, zazwyczaj

w temperaturze 0-2°C. Czas leżakowania piwa jest zależny od jego rodzaju; piwa lekkie
leżakują krócej, ok. 1 miesiąca, piwa mocne powyżej 3 miesięcy, przy czym piwa typu porter
nawet i pół roku.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W czasie leżakowania ma miejsce dofermentowanie, piwo nasyca się dwutlenkiem węgla

(jest to tzw. naturalna karbonizacja). Efektem leżakowania jest także zjawisko klarowania się
piwa,  usuwania  składników  lotnych  przez  powstający  dwutlenek  węgla  (tzw.  przemywanie
piwa),  wzbogacenie  smaku  i  zapachu  piwa  (powstają  substancje  smakowo-zapachowe  jako
uboczne  produkty  fermentacji  alkoholowej  a  także  zachodzą  reakcje  chemiczne  między
składnikami  piwa,  np.  reakcja  estryfikacji).  Następuje  delikatny  wzrost  stężenia  alkoholu
w piwie.

Dwutlenek węgla, wydzielający się w wyniku fermentacji, może być zbierany

i wykorzystywany, np. w produkcji napojów gazowanych albo do silniejszego nasycenia piwa
przed jego rozlewem.

Filtracja piwa ma na celu usunięcie zawiesin, które nie opadły w czasie leżakowania

(głównie połączeń garbnikowo-białkowych) oraz komórek drożdży zawieszonych w piwie.
Efektem filtracji jest poprawienie klarowności piwa, zapobieganie jego zmętnieniu
i przedłużenie trwałości. Piwo może być filtrowane kilkakrotnie.

Rys. 8. Schemat filtru ramowego do ziemi okrzemkowej [5, s. 227]

Do filtracji wykorzystuje się wirówki (do wstępnego klarowania) i filtry (np. prasa

filtracyjna, filtr płytowo-ramowy, ceramiczny filtr świecowy). Przy filtracji korzysta się
z materiałów pomocniczych: kartonów filtracyjnych, ziemi okrzemkowej (rys. 8), ziemi
krzemionkowej i innych ułatwiających zatrzymanie zanieczyszczeń.

Stabilizacja piwa może być zabiegiem dodatkowym, stosowanym przed filtracją lub

pomiędzy dwiema filtracjami. Piwo można stabilizować poprzez dodatek np. kwasu
askorbinowego, środków adsorbujących lub enzymów.

Rozlew piwa musi odbywać się bez dostępu tlenu, w warunkach aseptycznych przy

bezwzględnym zachowaniu zasad higieny produkcji. Piwo rozlewa się do beczek, kegów (rys.
9), butelek lub puszek. W rozlewni wykorzystuje się myjki butelek, aparat napełniający
(napełniarki izobaryczne pracują przy ciśnieniu zbliżonym do ciśnienia atmosferycznego),
aparat zamykający opakowania.

Pasteryzacja piwa może odbywać się dwoma systemami, jako:

−

pasteryzacja przepływowa, dokonywana przed rozlewem piwa;

−

pasteryzacja w opakowaniach, najczęściej natryskowa, rzadziej zanurzeniowa.
Po pasteryzacji w opakowaniach – butelkach piwo etykietuje się za pomocą etykieciarek

i przekazuje do magazynu. Piwo zaleca się przechowywać w temperaturze ok. 5°C.

Piwa dzieli się w zależności od użytego słodu i barwy

na  jasne  i  ciemne,  a  w  zależności  od  zawartości  ekstraktu
w brzeczce (co związane jest z mocą piwa) na lekkie, pełne
i  mocne.  W  zależności  od  rodzaju  użytych  drożdży  piwa
mogą być dolnej lub górnej fermentacji.

Rys. 9. Pojemnik na piwo – Keg o pojemności 30 litrów [8, s.112]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wartość konsumpcyjna piwa wiąże się z jego charakterystycznymi cechami

organoleptycznymi oraz wartością odżywczą i energetyczną.

Wartość energetyczna piwa zależy od stężenia alkoholu etylowego w piwie (1 gram

alkoholu  dostarcza  ok.  7  kcal  energii)  oraz  zawartości  ekstraktu  nieodfermentowanego  (1  gram
ekstraktu  dostarcza  ok.  4  kcal  energii).  Należy  zwrócić  uwagę,  że  na  opakowaniu  piwa  nie
podaje  się zawartości  ekstraktu  w  piwie,  lecz  zawartość ekstraktu  w  brzeczce,  z  której  piwo
wyprodukowano; zawartość ekstraktu w piwie może być ok. 3 razy mniejsza niż w brzeczce.

Piwo zawiera takie składniki odżywcze jak witaminy (rozpuszczalne w wodzie, głównie

z grupy B, np. B

i B

witamina H – biotyna jest witamina z grupy B), związki białkowe

(w tym aminokwasy), cukrowce (maltoza, dekstryny), substancje mineralne (np. potas,
fosforany), związki aromatyczne.

Bezpieczeństwo i higiena pracy w browarze
Pomieszczenia i urządzenia browaru powinny być utrzymywane w należytej czystości

(regularne mycie i dezynfekowanie) i sprawności, co warunkuje utrzymanie higieny
produkcji. Stosowanie środków myjących powinno odbywać się z zachowaniem ostrożności,
pracownicy powinni być wyposażeni w strój ochronny, w tym maski ochronne w przypadku
zagrożenia wydzielającymi się szkodliwymi gazami.

Należy przestrzegać ustalonych parametrów procesów technologicznych i kontrolować je

z wykorzystaniem aparatury kontrolno-pomiarowej.

W warzelni szczególną uwagę należy zwrócić na urządzenia podlegające dozorowi

technicznemu, pracujące pod zwiększonym ciśnieniem i w podwyższonej temperaturze (kotły,
odchmielacze). Nie wolno wchodzić do kotłów bezpośrednio po przetłoczeniu z nich
gorących płynów, bez uprzedniego ochłodzenia wodą zimną, czy też podczas pracy
mieszadła.

Warunki pracy w fermentowni są niesprzyjające z uwagi na niską temperaturę, wysoką

wilgotność  i  brak  nasłonecznienia  oraz  świeżego  powietrza;  fermentownia  powinna  więc
mieć  sprawną  wentylację.  Przed  wejściem  do  kadzi  należy  sprawdzać  obecność  dwutlenku
węgla;  osoba  wchodząca  powinna  być  wyposażona  w  szelki  z  linką  i  ubezpieczana  przez
drugiego pracownika z zewnątrz.

Podobnie niesprzyjające warunki pracy mają pracownicy w dziale filtracji. Dodatkowym

utrudnieniem jest często mokra posadzka. Stąd duże znaczenie ciepłej odzieży ochronnej,
konieczność używania gumowych, przeciwpoślizgowych butów i fartuchów.

W rozlewni zagrożenia dla pracowników wynikają z panującego hałasu, zawilgocenia

posadzek  i  dużego  umaszynowienia.  W  przypadku  przetaczania  beczek  należy  trzymać  się
wyznaczonych  tras.  Dodatkowe  niebezpieczeństwo  stanowi  stłuczka  szklana  w  przypadku
rozlewu  piwa  do  butelek,  której  nie  wolno  usuwać  bezpośrednio  rękami.  Linie  rozlewnicze
powinny  mieć  sprawne  wyłączniki  miejscowe,  blokujące  pracę  linii  w  przypadku  awarii
jednej z maszyn linii.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie branże przemysłu spożywczego wchodzą w zakres przemysłu fermentacyjnego?
2.  Jakie wyroby produkowane są przez przemysł fermentacyjny?
3.  Co nazywamy słodem?
4.  Jakie etapy można wyróżnić w procesie produkcji słodu?
5.  W jakim celu sortuje się ziarno przeznaczone na słód?
6.  Jak zmienia się wilgotność ziarna w wyniku jego namoczenia?
7.  Jak długo prowadzi się kiełkowanie?
8.  Jakie znasz rodzaje kiełków?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9. Dlaczego ziarno w pryzmach przewraca się (przerzuca) podczas kiełkowania?
10. Dlaczego podczas kiełkowania ziarno jest napowietrzane?
11. Jak przebiega proces oddychania tlenowego w ziarnie?
12. Jakie znasz enzymy występujące w ziarnie jęczmienia i jaką one odgrywają rolę?
13. Jakie cechy organoleptyczne słodu zmieniają się w czasie suszenia?
14. Jaką wilgotność uzyskuje słód po suszeniu?
15. Na czym polega wodno-powietrzny sposób moczenia ziarna?
16. Jaki jest cel odkiełkowania słodu?
17. W jaki sposób można wykorzystać kiełki?
18. Dlaczego zaleca się magazynować słód?
19. Jakie maszyny i urządzenia przydatne są w produkcji słodu?
20. Jakie znasz rodzaje słodu i skąd biorą się różnice między nimi?
21. Jakie rodzaje słodów wykorzystałbyś do produkcji piw ciemnych?
22. Jakie surowce są niezbędne do wyprodukowania piwa?
23. Jakie operacje i procesy jednostkowe obejmuje przygotowanie brzeczki?
24. Z jakich surowców sporządza się zacier?
25. W jakim celu zacier podgrzewa się?
26. Na czym polega chmielenie brzeczki?
27. W jakim przypadku stosuje się odchmielanie?
28. Co się dzieje w kadziach osadowych?
29. Czym jest gęstwa drożdżowa?
30. Jaki rodzaj fermentacji zachodzi w brzeczce piwnej?
31. Co dzieje się z ekstraktem podczas fermentacji?
32. Od czego zależy czas leżakowania piwa?
33. Jakie zjawiska zachodzą podczas leżakowania piwa?
34. Dlaczego piwo poddaje się filtracji?
35. Jakimi metodami można pasteryzować piwo?
36. Jakie kryteria uwzględnia się klasyfikując piwa?
37. Od czego zależy wartość energetyczna piwa?
38. Jakie zasady bhp należy przestrzegać przy produkcji słodu i piwa?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj oceny zdolności kiełkowania partii ziarna jęczmienia browarniczego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

przygotować ziarno jęczmienia browarniczego (kilkadziesiąt ziaren), zapisać liczbę
sztuk ziarna:

liczba ziaren ............ szt.

sprawdzić  zdolność  kiełkowania  ziarna,  poprzez  ułożenie  policzonych  ziaren  na
wilgotnej  bibule  (wyłożonej  np.  na  talerzyk  lub  szalkę  Petriego)  i  odstawieniu
w temperaturze  pokojowej  na  okres  5  dni  (należy  dbać,  aby  bibuła  była  zawsze
wilgotna); wynik zapisać:

liczba ziaren, które wykiełkowały po 3 dobach ............ szt.

liczba ziaren, które wykiełkowały po 5 dobach ............ szt.

obliczyć zdolność kiełkowania w procentach, wynik zapisać:

zdolność kiełkowania ziaren po 3 dobach ............ %

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

zdolność kiełkowania ziaren po 5 dobach ............ %

dokonać analizy otrzymanych wyników i zapisać wnioski,

dokonać porównania otrzymanych wyników z normą jakościową na słód browarny
i zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

norma jakościowa na słód browarny,

−

ziarno jęczmienia,

−

woda,

−

bibuła,

−

szalki Petriego lub talerzyki (z bibułą, do kiełkowania ziarna).

Ćwiczenie 2

Przedstaw etapy produkcji słodu i piwa (tabela 1).

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  odbyć wycieczkę do browaru,
2)  dokonać analizy procesu technologicznego produkcji słodu i piwa,
3)  uzupełnić tabelę (tabela 1), wpisując do odpowiednich rubryk:

−

surowce lub półprodukty wykorzystywane w danej operacji lub procesie
jednostkowym („na wejściu” do danej operacji/procesu),

−

maszyny i urządzenia wykorzystywane w danej operacji lub procesie jednostkowym,

−

półprodukty lub wyroby otrzymywane w danej operacji lub procesie jednostkowym
(„na wyjściu” z danej operacji/procesu),

−

produkty uboczne powstające w danej operacji lub procesie jednostkowym.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

tabela do uzupełnienia,

−

literatura (7, 8, 13)

Ćwiczenie 3

Opracuj blokowy schemat produkcji piwa.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) zapoznać się ze schematem produkcji słodu, zamieszczonym w Poradniku ucznia,
2) narysować blokowy schemat technologiczny produkcji piwa, jako przedłużenie

blokowego schematu technologicznego produkcji słodu, korzystając z opisu produkcji
piwa, rysunku przedstawiającego etapy produkcji piwa oraz wypełnionej tabeli
z ćwiczenia 2.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

film dydaktyczny przedstawiający produkcję piwa,

−

literatura (7, 8, 13).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 1. Tabela do ćwiczenia 2 w rozdziale 4.1.3

Surowiec lub
półprodukt
„na wejściu”

Operacja lub
proces
jednostkowy

Maszyny
i urządzenia

Półprodukt lub
wyrób
„na wyjściu”

Produkty
uboczne

Ziarno
jęczmienia

Przygotowanie
jęczmienia

Moczenie ziarna

Kiełkowanie
ziarna

Suszenie słodu

Odkiełkowanie

Magazynowanie

Słód

Śrutowanie słodu

Zacieranie

Filtracja zacieru

Gotowanie
brzeczki z
chmielem

Odchmielanie

Osadzanie
brzeczki

Chłodzenie
brzeczki

Fermentacja
brzeczki

Leżakowanie
piwa

Filtracja piwa

Pasteryzacja w
przepływie

Rozlew piwa

Pasteryzacja w
butelkach

Piwo
(butelkowane)

Ćwiczenie 4

Przeprowadź ocenę sensoryczną piwa zgodnie z normą.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) odszukać w normie wymagania dotyczące oceny sensorycznej piwa, zapisać je,
2) ustalić kolejność badań sensorycznych piwa.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

normy dotyczące piwa (Piwo - Metody badań - Ocena sensoryczna),

−

stanowiska do oceny sensorycznej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 5

Dokonaj klasyfikacji wybranych wyrobów przemysłu fermentacyjnego i ustal ich

symbole w oparciu o PKWiU i CPC.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

odszukać źródło PKWiU i CPC (np. korzystając z Internetu),

odnaleźć następujące wyroby przemysłu fermentacyjnego:

−

Ouzo,

−

Calvados,

−

Whisky,

zapisać do jakiej grupy wyrobów są zaliczane i jakie mają symbole wg PKWiU oraz
CPC,

korzystając z literatury i wyszukiwarki internetowej wyszukać informacje o tych
wyrobach oraz sporządzić notatkę przedstawiającą ich krótką charakterystykę.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

literatura (5, 8, 13, 18).

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wymienić branże i wyroby przemysłu fermentacyjnego?
2) zdefiniować słód?



3) podać w odpowiedniej kolejności etapy produkcji słodu?



4) określić cele poszczególnych etapów produkcji słodu?



5) wymienić podstawowe parametry stosowane w poszczególnych etapach

produkcji słodu?



6) wymienić maszyny i urządzenia stosowane w produkcji słodu?



7) wymienić rodzaje słodów i ich przeznaczenie?



8) zdefiniować piwo?



9) podać w odpowiedniej kolejności etapy produkcji piwa?



10) określić cele poszczególnych etapów produkcji piwa?



11) wymienić podstawowe parametry stosowane w poszczególnych etapach

produkcji piwa?



12) wymienić maszyny i urządzenia stosowane w produkcji piwa?



13) wymienić rodzaje piw?
14) wskazać produkty uboczne powstające przy produkcji słodu i piwa?



15) wymienić kilka zasad bhp stosowanych w produkcji słodu i piwa?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Technologia produkcji win i miodów pitnych

4.2.1. Materiał nauczania

Produkcja win

Wino otrzymuje się poprzez fermentacje nastawu, otrzymanego z moszczu.
Nazwę wino w zasadzie odnosi się do napojów fermentowanych otrzymanych z moszczu

z winogron; takie wina zwie się też winami gronowymi. Napoje fermentowane, otrzymane
z moszczu innych owoców, zwane są winami owocowymi.

Schemat 2. Etapy produkcji wina owocowego [opr. własne]

Owoce

Przygotowanie nastawu

Fermentacja nastawu

Obciąg młodego wina

Leżakowanie

klarowanie, ściąganie znad osadów

Woda, cukier,

pożywka

Drożdże

czystej kultury

osady

Uzyskanie moszczu

Wytłoki

Pasteryzacja, filtracja

Preparat

pektynolityczny

Osad

Wino

Rozlew wina

Butelki

Środki klarujące

Osady

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rodzaje win

W zależności od zawartości alkoholu i cukrów, wina dzieli się na:

−

stołowe, do których zaliczamy wytrawne (zawierają najmniej alkoholu i cukrów)
i półwytrawne,

−

deserowe, do których zaliczamy półsłodkie, słodkie i bardzo słodkie (zawierają najwięcej
alkoholu i cukrów).
W zależności od barwy wyróżnia się wina czerwone, różowe i białe.
Wina mogą być nasycone dwutlenkiem węgla; takimi winami są wina musujące (typu

szampan) i gazowane (nasycane sztucznie).

Moszcz otrzymuje się z umytych, oczyszczonych i posortowanych owoców w wyniku

wytłoczenia z  nich soku. Aby ułatwić tłoczenie owoce wstępnie rozdrabnia się (lub gniecie);
niekiedy  stosuje  się  fermentację  wstępną  takiej  miazgi  owocowej  (zwłaszcza  z  owoców
jagodowych, gdyż w tym przypadku uzyskuje się lepszą barwę i zapach, a przy tym wskutek
zafermentowania  moszcz  zawiera  pewną  ilość  alkoholu  etylowego,  który  działa
konserwująco). Tłoczenie  jest łatwiejsze, jeśli do miazgi doda się preparatu enzymatycznego
(pektynolitycznego)  i  pozostawi  miazgę  wraz  z  preparatem  na  kilka  do  kilkunastu  godzin.
Preparat  powoduje  uszkodzenie  błon  komórkowych  i  łatwiejsze  wypływanie  soku
owocowego.

W wyniku tłoczenia otrzymuje się moszcz świeży, w ilości ok. 85 litrów ze 100 kg miazgi

owocowej, który jest głównym półproduktem do sporządzenia nastawu na wino. Moszcz
może być konserwowany (zazwyczaj za pomocą dwutlenku siarki w ilości 300-400 mg/l) lub
zagęszczany. Moszcze konserwowane dwutlenkiem siarki poddaje się desulfitacji (usuwanie
SO

) przed sporządzaniem nastawu.

Produktem ubocznym przy otrzymywaniu moszczu są wytłoki, które mogą być

wykorzystane np. do celów paszowych lub do otrzymywania pektyny.

Nastaw sporządza się z moszczu z dodatkiem cukru (do ok. 300 g/l nastawu), wody,

matki drożdżowej (w ilości 2-5%) i pożywki dla drożdży (najczęściej zawierającej fosforan
amonu); jako środek konserwujący stosuje się najczęściej dwutlenek siarki (30-150 mg/l).

Sporządzenie matki drożdżowej wymaga wyselekcjonowania komórek drożdży

o  pożądanych  cechach  w  warunkach  laboratoryjnych.  Komórki  te  namnaża  się
w laboratorium  –  powstaje  szczep  „czystej  kultury”,  który  może  być  dalej  namnażany
w warunkach  produkcyjnych.  Aby  z  drożdży  „czystej  kultury”  uzyskać  matkę  drożdżową
należy  przenieść  drożdże  na  sterylne  podłoże,  zawierające  sok  owocowy  z  ewentualnym
dodatkiem  cukru.  Matka  drożdżowa  namnaża  się  2-3  dni  w  temperaturze  ok.  26°C
w warunkach tlenowych. Drożdże prowadzą wtedy oddychanie, zgodnie z reakcją:

+ 6O

→ 6CO

↑

+ 6H

O + E

Po wprowadzeniu matki drożdżowej do nastawu drożdże czystej kultury zdominują

środowisko, nie dopuszczając do rozwoju drożdży dzikich i innej obcej mikroflory.

Pożywka dla drożdży ma dostarczyć głównie azotu, który jest budulcem dla nowych

komórek drożdży. Typową pożywką jest fosforan amonu, dostarczający oprócz azotu także
fosfor. Pożywka może też zawierać inne mikroelementy, np. siarkę, przydatne do budowy
aminokwasów. Drożdże korzystają też z soli mineralnych zawartych w moszczu.

Cukier wymagany jest przy produkcji win owocowych, zwłaszcza słodkich i o dużej

mocy. Ilość cukru, którą należy dodać sporządzając nastaw, można obliczyć znając zawartość
cukru  w  owocach  i  ich  kwasowość.  Jeśli  wyliczona  ilość  cukru  jest  duża,  wówczas  cukier
należy  dodawać  w  porcjach  –  część  przy  sporządzaniu  nastawu  a  resztę  podczas  jego
fermentacji.  Stężenie  cukru  tolerowane  przez  drożdże  wynosi  ok.  20%;  wyższe  stężenie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

powoduje hamowanie rozwoju drożdży. Cukier zaleca się dozować w postaci syropu wodno-
cukrowego (może być sporządzony na gorąco i ochłodzony).

Woda pozwala uzyskać odpowiednie stężenie cukru w nastawie; jest rozpuszczalnikiem

dla cukru i pożywki oraz regulatorem temperatury. Żądana temperatura nastawu to 15-18°C,
rośnie ona w czasie fermentacji do 23-25°C, czyli do poziomu najbardziej odpowiadającego
drożdżom winiarskim.

Dwutlenek siarki w warunkach przemysłowych zabezpiecza nastaw przed rozwojem

niepożądanych drobnoustrojów, a głównie drożdży dzikich.

Fermentacja nastawu odbywa się w zbiornikach fermentacyjnych zwanych tankami (rys. 10).
W trakcie fermentacji obserwuje się następujące jej etapy:

−

zafermentowanie, które objawia się zmętnieniem nastawu, spowodowanym wzrostem
liczby komórek drożdży, oraz wydzielaniem się piany, związanym z powstawaniem
dwutlenku węgla,

−

fermentację główną, czyli burzliwą, związaną z gwałtownym pienieniem się nastawu
i wydzielaniem bardzo licznych pęcherzyków CO

;

−

fermentację cichą, czyli dofermentowanie, w trakcie którego fermentacja słabnie, piana
opada, pojawia się coraz mniej pęcherzyków CO

a na dnie zbiornika powstaje coraz

więcej osadów.

Rys. 10. Tank fermentacyjny [8, s. 120]

1 – właz, 2 – kran spustowy, 3 – laska miernicza, 4 – otwór do odprowadzania CO

5 – płynowskaz, 6 – kran probierczy, 7 – czop fermentacyjny

Z uwagi na intensywne pienienie w trakcie fermentacji burzliwej nie zaleca się pełnego

napełniania zbiorników a jedynie do poziomu ok. 80%. Wydzielanie się ciepła podczas
fermentacji może być tak duże, że zbiorniki trzeba chłodzić. Czas trwania fermentacji to okres
4-8 tygodni. Krócej fermentują wina wytrawne a dłużej wina słodkie. Fermentację można
przedłużyć dodając w jej trakcie cukier. Również rasa drożdży ma wpływ na czas fermentacji
– niektóre drożdże kończą fermentację szybciej, przy niższej zawartości alkoholu w młodym
winie, inne – przy wyższej.

Fermentownia powinna być wyposażona w wentylację, umożliwiającą odprowadzanie

i klimatyzację umożliwiającą chłodzenie lub ogrzewanie. Przy wchodzeniu do

zbiorników po fermentacji należy zachowywać szczególną ostrożność, ze względu na
możliwość gromadzenia się na ich dnie dwutlenku węgla.

W pomieszczeniach fermentowni, podobnie jak w całym zakładzie winiarskim, należy

zachowywać czystość. Zagrożenia dla przebiegu fermentacji, związane z zainfekowaniem
przez drobnoustroje niepożądane, to:

−

zaoctowanie, związane z wytwarzaniem kwasu octowego wskutek rozwoju bakterii
octowych,

−

odkwaszanie nastawu spowodowane rozwojem szkodliwych drożdży dzikich,

−

fermentacja mlekowa, zachodząca pod działaniem bakterii kwasu mlekowego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Obciąg młodego wina powinien być przeprowadzany ostrożnie, aby nie ściągać wraz

z winem osadów, zalegających na dnie zbiorników fermentacyjnych. Wino można ściągać
stosując:

−

zasysanie pompą,

−

lewarowanie przy wykorzystaniu różnicy poziomów cieczy.

Młode wino może być poddane pasteryzacji w celu zatrzymania fermentacji i utrzymania

odpowiedniej słodkości (giną wtedy drożdże a cukier pozostaje w winie nieodfermentowany).

Osad powstały przy produkcji wina może być odwirowany w celu zmniejszenia strat,

wysuszony i, jako produkt uboczny, przeznaczony na paszę.

Leżakowanie wina ma na celu utworzenie się odpowiedniego „bukietu” wina

i umożliwienie klarowania się wina. Podczas leżakowania utrzymuje się odpowiednią
temperaturę i wykonuje się szereg operacji pomocniczych: kolejne obciągi wina, klarowanie,
filtrowanie, korygowanie cech wina, ewentualnie leczenie wina w przypadku stwierdzenia
jego wad.

Pomieszczenie, w którym odbywa się leżakowanie, zwane jest leżakownią. Wino

przekazywane z  fermentowni do  leżakowni zwykle jest filtrowane. Leżakowanie odbywa się
w  temperaturach  zależnych  od  rodzaju  wina  od  5-18°C  (niższe  temperatury  dla  win
wytrawnych  i  półsłodkich,  wyższe  –  dla  win  słodkich).  Pewne  wina,  tzw.  maderyzowane,
podczas leżakowania ogrzewa się, aby uzyskać charakterystyczne cechy organoleptyczne.

Bukietem wina nazywa się złożony zapach, charakterystyczny dla poszczególnych

gatunków wina, na który składają się: aromat użytych owoców, bukiet fermentacyjny –
wytworzony w wyniku działania drożdży podczas fermentacji wina, oraz bukiet leżakowy,
wytworzony podczas leżakowania.

Aby cechy wina były stabilne stosuje się różne zabiegi stabilizacyjne: klarowanie wina,

filtrację, pasteryzację.

Dla poprawienia cech organoleptycznych wina można mieszać ze sobą różne partie wina

o wzajemnie uzupełniających się cechach; zabieg taki zwany jest kupażowaniem.

Rozlew win może być dokonywany:

−

na zimno, z zachowaniem sterylnych warunków,

−

na gorąco (w temperaturze podwyższonej do 45-55°C),

−

sposobem kombinowanym (rozlew gorąco-zimny).

Produkcja miodów pitnych

Miód pitny jest napojem alkoholowym, sporządzanym z płynnego miodu pszczelego,

zwanego patoką, oraz wody (lub soku owocowego) przy zastosowaniu drożdży, które
prowadzą proces fermentacji alkoholowej.

Podział miodów pitnych dokonywany jest w oparciu o stosunek ilościowy miodu,

użytego do produkcji, do wody (albo soku owocowego). Rozróżnia się następujące miody
pitne:

−

półtorak, do produkcji którego używa się 1 litr patoki na 0,5 litra wody (razem 1,5 litra),

−

dwójniak, 1 litr patoki na 1 litr wody (razem 2 litry),

−

trójniak, 1 litr patoki na 2 litr wody (razem 3 litry),

−

czwórniak, 1 litr patoki na 3 litr wody.
Technologia produkcji miodów pitnych jest zbliżona do technologii win owocowych.

Różnice związane są z innym sposobem przygotowania surowca, którym jest miód.

Bezpieczeństwo i higiena pracy przy produkcji win
W przemyśle fermentacyjnym wymaga się od pomieszczeń, aby ich ściany i posadzki

dawały się łatwo umyć i oczyścić, powinny być odporne na działanie wilgoci. Urządzenia
powinny być tak rozmieszczone, aby dostęp do nich i ich obsługa nie sprawiały trudności.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W winiarstwie obowiązują podobne zasady, odnoszące się do bhp, jak w browarnictwie.

Bardzo ważne jest chronienie nastawów winiarskich przed zakażeniami, a więc utrzymywanie
utrzymanie higieny produkcji – należytej czystości pomieszczeń i urządzeń a także ich
sprawności oraz przestrzeganie ustalonych parametrów procesów technologicznych i ich
kontrolowanie.

Podobnie jak w browarze, szczególnie fermentownia win powinna mieć sprawną

wentylację. Zaleganie dwutlenku węgla w fermentowni może stanowić nawet zagrożenie dla
życia pracowników, jako że jest on cięższy od powietrza i gromadzi się w dolnych częściach
pomieszczeń i opróżnionych pomieszczeń.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  W jakim celu stosuje się preparaty pektynolityczne?
2.  Jak nazywamy produkt uboczny, powstający przy tłoczeniu moszczu?
3.  Z jakich surowców sporządza się nastaw na wino?
4.  Jakie substancje stosowane są jako pożywka dla drożdży winiarskich?
5.  Jakie fazy wyróżnia się podczas fermentacji nastawu?
6.  Jakie objawy towarzyszą zafermentowaniu?
7.  Po czym można rozpoznać fermentację burzliwą?
8.  Jak długo trwa fermentacja nastawu?
9.  Jakiego rodzaju zagrożenia mikrobiologiczne są niebezpieczne dla młodych win?
10. Jakie znasz sposoby obciągu młodego wina?
11. W jaki sposób można zatrzymać fermentację w młodym winie?
12. Jakie operacje pomocnicze można wykonać podczas leżakowania wina?
13. Co nazywamy „bukietem” wina?
14. Na czym polega kupaż wina?
15. Na czym polega maderyzacja win?
16. Jakie znasz sposoby rozlewu wina?
17. Jak nazywamy napój alkoholowy otrzymywany z miodu pszczelego?
18. Co nazywamy patoką?
19. Jakie znasz rodzaje miodów pitnych?
20. Czym różni się dwójniak od trójniaka?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Opracuj harmonogram produkcji wina (gronowego lub owocowego) w warunkach

domowych lub laboratoryjnych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

wybrać recepturę (przepis) na wino,

sporządzić wykaz sprzętu i narzędzi potrzebnych do wyprodukowania wina
w warunkach domowych, zapisać:

1.........................

2.........................

3.........................

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

...........................

n.........................

sporządzić wykaz surowców oraz materiałów pomocniczych potrzebnych do
wyprodukowania wina, zapisać:

1.........................

2.........................

3.........................

...........................

n.........................

zaplanować czynności niezbędne przy produkcji wina i zapisać je z rozbiciem na
kolejne dni produkcji:

dzień 1: ...................................................................…................................................

.................................................................................................................

...

dzień 2: .....................................................................................................................

.................................................................................................................

...

dzień 3: .....................................................................................................................

.................................................................................................................

...

dzień n: .....................................................................................................................

.................................................................................................................

...

zapisać wnioski i zaprezentować opracowany harmonogram.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

receptury (przepisy) na wino,

−

literatura (1, 2, 7, 8).

Ćwiczenie 2

Oblicz koszt produkcji wina gronowego w zbiorniku (balonie) 30 litrowym według

podanej niżej receptury.
Normatyw surowcowy dla 15 l wina:

−

10 kg czerwonych winogron (7,5 litra moszczu),

−

5 litrów wody,

−

2,5 kg cukru,

−

2 ml preparatu enzymatycznego pektopol,

−

10 g pożywki dla drożdży,

−

porcja drożdży winiarskich.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

poznać ceny rynkowe surowców przewidzianych recepturą, zapisać je:

czerwone winogrono ................zł/kg

cukier .................zł/kg

woda ................ zł/l

pektopol ................zł/ml

pożywka dla drożdży ................zł/g

drożdże winiarskie ................... zł/porcja

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

podaj przelicznik, wskazujący ile razy musi pobrać surowców więcej niż podaje
receptura, zapisać wynik:

przelicznik = .............

obliczyć ilość surowców potrzebnych do wyprodukowania wina, zapisać wyniki:

czerwone winogrono ................kg

cukier .................kg

woda ................ l

pektopol ................ml

pożywka dla drożdży ................g

drożdże winiarskie ................... porcje

obliczyć koszt każdego surowca, zapisać wynik:

czerwone winogrono ................zł

cukier .................zł

woda ................ zł

pektopol ................zł

pożywka dla drożdży ................zł

drożdże winiarskie ................... zł

zsumować koszty surowców, zapisać wynik:

łączny koszt surowcowy = ............. zł

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

receptura (przepis) na wino,

−

kalkulator.

Ćwiczenie 3

Oznacz zawartość alkoholu w winie w oparciu o normę.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

zapoznać się z normą dla win i miodów pitnych,

odnaleźć zasady oznaczania zawartości alkoholu etylowego w winie,

sporządzić notatkę zawierającą:

−

opis metody oznaczania zawartości alkoholu etylowego w winie,

−

wymagane do przeprowadzenia oznaczenia sprzęt i odczynniki,

zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

norma dla win i miodów pitnych (Wina i miody pitne. Przygotowanie próbek i metody

badań. Oznaczanie zawartości alkoholu etylowego).

Ćwiczenie 4

Przygotuj ulotkę reklamową wybranych win.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

odszukać w literaturze lub za pomocą wyszukiwarki internetowej informacje o winach:

−

Porto,

−

Madera,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

- Tokaj,

napisać krótką notatkę charakteryzującą te wina,

zapisać wnioski wynikające z ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

literatura (2, 7, 8, 10),

−

komputer z dostępem do Internetu.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) klasyfikować wina?



2) podać w odpowiedniej kolejności etapy produkcji wina?



3) określić cele poszczególnych etapów produkcji wina?



4) wymienić podstawowe parametry stosowane w poszczególnych etapach

produkcji wina?



5) wymienić maszyny i urządzenia stosowane w produkcji wina?



6) wymienić surowce do produkcji miodów pitnych?



7) wymienić rodzaje miodów pitnych?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Technologia produkcji surówki, spirytusu i wódek

4.3.1. Materiał nauczania

Produkcja surówki spirytusowej

Kierunkiem przemysłu fermentacyjnego obejmującym produkcję spirytusu surowego,

czyli tzw. surówki, spirytusu rektyfikowanego oraz wódek i denaturatu jest gorzelnictwo.
W gorzelniach korzysta się z surowców zawierających cukry.

Schemat 3. Produkcja surówki spirytusowej (spirytusu surowego) [na podst. 12, s.17]

Podział gorzelni:

−

rolnicze, przetwarzające surowiec pochodzenia rolniczego, tj. zboża, ziemniaki, owoce
i przefermentowane nastawy winiarskie,

−

przemysłowe, przerabiające odpady innych przemysłów, np. melas (produkt uboczny
otrzymywany podczas produkcji cukru), brzeczkę podrożdżową (produkt uboczny

Surowiec

skrobiowy

Mycie, ważenie

Parowanie

Scukrzanie

Zacier słodki

Fermentacja

Zacier

odfermentowany

Destylacja

Spirytus surowy

Woda

Ścieki

Para

Preparaty

enzymatyczne

Drożdże

Gazy

fermentacyjne

Wywar

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

otrzymywany podczas produkcji drożdży), ługi posiarczynowe (odpad przemysłu
drzewnego), skrobię (z przemysłu ziemniaczanego).
Najlepsze spirytusy do celów spożywczych otrzymuje się z ziemniaków lub zboża.

W surowcach tych obecna jest skrobia, W wyniku jej hydrolizy powstają cukry, które mogą
być fermentowane przez drożdże, co prowadzi do powstania alkoholu etylowego, który jest
podstawowym składnikiem surówki i spirytusu.

Produkcja surówki z ziemniaków (schemat 3) wymaga spowodowania pełnej hydrolizy

skrobi ziemniaczanej. Ziemniaki myje się i poddaje parowaniu (rys. 11). W czasie parowania
skrobia rozluźnia się i ulega częściowej hydrolizie.

Aby

spowodować

pełną

hydrolizę

skrobi

uparowanych  ziemniaków dodaje  się  świeżego  słodu  (tzw.
zielonego),  bogatego  w  enzymy,  otrzymanego  przez
skiełkowanie  jęczmienia.  Powstaje  półprodukt  zwany
zacierem. Enzymy ze słodu rozkładają skrobię na dekstryny
a  następnie  do  maltozy  i  glukozy,  czyli  cukrów
fermentowanych przez drożdże. Zacieranie w kadzi (rys. 12)
trwa ok. 2 godz.

Po zacieraniu dodaje się do zacieru drożdże zarodowe

(tzw. matkę drożdżową), czyli odpowiednio rozmnożone
drożdże,

które

spowodują

fermentację

zacieru

i wytworzenie alkoholu etylowego; powstają przy tym
produkty uboczne fermentacji, między innymi inne
alkohole.

Po fermentacji, która trwa ok. 70 godz. w 30°C,

z przefermentowanego zacieru „odpędza się” alkohol
etylowy na drodze destylacji. W ten sposób powstaje
surówka spirytusowa.

Rys. 11. Schemat parnika [6, s. 81]
1 – zasyp surowca, 2 – zawór bezpieczeństwa, 3 – manometr, 4 – zawór odpowietrzający, 5 – dopływ pary,
6 – dopływ wody, 7 – odpływ skroplin, zawór spustowy, 8 – zawór spustowy, 9 – kurek do spuszczania wody

Rys. 12. Gorzelnicza kadź zacierna [9, s. 74]

1 – zbiornik, 2 – wymienniki ciepła (wężownice), 3 – kurek spustowy, 4 – podstawa, 5 – belka nośna,

6 – przekładnia pasowa, 7 – silnik, 8 – kołpak, 9 – króciec wyciągu, 10 – mieszadło, 11 – kurek probierczy,

12 – termometr

Produkcja surówki z melasu jest prostsza, gdyż zawiera on cukry fermentujące i dlatego

nie wymaga zacierania stosowanego przy wykorzystaniu surowców skrobiowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W tym przypadku przygotowuje się brzeczkę z melasu

(zawierającego  ok.  80%  ekstraktu),  poprzez  jego
rozcieńczenie  wodą,  aby  uzyskać  ekstrakt  ok.  10-13%
(przy  zbyt  wysokim  stężeniu  ekstraktu  drożdże  nie  mogą
prowadzić

fermentacji).

Brzeczkę

zaszczepia

się

przygotowanymi drożdżami zarodowymi i prowadzi się
fermentację. Po fermentacji dokonuje się odpędu (rys. 13),
w wyniku czego powstaje surówka.

Rys. 13. Schemat aparatury do destylacji prostej z deflegmacją [8, s. 114]:
1 – kocioł destylacyjny, 2 – deflegmator, 3 – skraplacz, 4 – odbiornik destylatu

Produktem ubocznym po odpędzie spirytusu z surówki jest wywar, który może być

wykorzystywany np. do produkcji drożdży paszowych.

Produkcja spirytusu

Ponieważ metodą prostej destylacji nie można otrzymać czystego alkoholu etylowego,

surówkę po destylacji poddaje się rektyfikacji z wykorzystaniem kolumn rektyfikacyjnych
(rys. 15).

Rektyfikacja to proces rozdzielania

cieczy przez wielokrotne odparowywanie
i skraplanie. Rektyfikację traktuje się
jako

wielokrotną

destylację,

ale

zachodzącą w jednym aparacie, zwanym
kolumną

rektyfikacyjną.

Można

ją

prowadzić w kolumnach o działaniu
okresowym lub o działaniu ciągłym.

Celem rektyfikacji jest oczyszczenie

surówki otrzymanej po destylacji prostej.
W

przypadku

surówki

chodzi

o rozdzielenie alkoholu etylowego od
wody

produktów

ubocznych

fermentacji, negatywnie wpływających
na jakość spirytusu.

Produktami rektyfikacji ze względu

na charakter chemiczny są:
- etanol,
- alkohole wyższe zwane fuzlami, w tym
propylowy, izobutylowy i izoamylowy,
- aldehydy,
- estry,
- kwasy karboksylowe.

Rys. 14. Schemat jednokolumnowego aparatu

odpędowego [9, s. 127]

1 – półki zacierowe, 2 – półki spirytusowe,

3 – wężownice, 4 – wyrzutnik wywaru,

5 – manometr, 6 – termometr, 7 – wzierniki,

zawór spustowy, 8 – bełkotka

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ze względu na temperaturę wrzenia wyróżniamy:

-  przedgony,  czyli  substancje  mające  niższą
temperaturę  wrzenia  niż  alkohol  etylowy,
odbierane są przed etanolem,
- etanol, mający temperaturę wrzenia 78,3°C,
-  niedogony,  czyli  substancje  o  temperaturze
wrzenia  wyższej  od  temperatury  wrzenia
etanolu, odbierane są więc po etanolu,
-  związki  o charakterze  pośrednim,  trudne  do
oddzielenia  od  etanolu  nawet  na  drodze
rektyfikacji,

nieprzechodzące

ani

przedgonów, ani do niedogonów.

Rys. 15. Uproszczony schemat aparatu rektyfikacyjnego do produkcji ciągłej [8, s. 115]: 1 – kolumna
aspiracyjna, 2 – kolumna rektyfikacyjna

Rys. 16. Schemat półki dzwonowej w kolumnie rektyfikacyjnej [7, s. 12]

Rodzaje spirytusu
Stosując rektyfikację nie można uzyskać czystego 100% spirytusu; otrzymuje się spirytus

o mocy do 96,5%. W zależności od stopnia jego oczyszczenia wyróżniamy rodzaje spirytusu
spożywczego:

−

zwykły (najsłabiej oczyszczony, o mocy 96%),

−

wyborowy,

−

luksusowy (najmniej zanieczyszczony, o mocy 96,5%).
Ponadto produkuje się również spirytus techniczny (do celów technicznych), który jest

bardziej zanieczyszczony niż spirytus zwykły.

Produkcja wódek i denaturatu

Rodzaje wódek
Wyróżnia się wódki czyste i wódki gatunkowe. Wódki czyste otrzymuje się poprzez

rozcieńczenie spirytusu za pomocą wody. Wódki gatunkowe powstają ze spirytusu
rozcieńczonego wodą z dodatkiem substancji smakowo-zapachowych i barwiących.

W zależności od rodzaju użytego spirytusu wyróżnia się wódki czyste:

−

zwykłe,

−

wyborowe,

−

luksusowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Produkcja wódek czystych
W procesie produkcji wódek czystych wyróżniamy następujące etapy:

−

uzdatnianie wody (zazwyczaj jej zmiękczanie

ale również usuwanie smaku, zapachu,

odżelazienie, usuwanie CO

), mające zasadniczy wpływ, obok jakości spirytusu, na jakość

wódki,

−

rozcieńczanie spirytusu uzdatnioną wodą,

−

oczyszczanie (sączenie przez węgiel drzewny i filtracja),

−

wyrównywanie mocy wódki,

−

rozlew.
Produkcja wódek gatunkowych
W procesie produkcji wódek gatunkowych wyróżniamy następujące etapy:

−

przygotowanie surowców: spirytusu, wody, dodatków (esencji, nalewek, destylatów
owocowych, soków i innych dodatków),

−

połączenie surowców ze sobą, czyli „zestawianie” wódek, według receptury,

−

leżakowanie wódek, w czasie którego następuje ich dojrzewanie,

−

filtrację, - rozlew.

Schemat 4. Produkcja wódek czystych [na podstawie 12, s. 20]

Produkcja denaturatu
Denaturat to spirytus z dodatkiem środków skażających, powodujących jego

nieprzydatność konsumpcyjną; spożycie denaturatu może spowodować poważne zatrucie
człowieka. Używany jest do celów gospodarczych, np. w gospodarstwach domowych.

Demineralizacja

Woda

Spirytus

rektyfikowany

Sporządzanie zestawów

Gotowy zestaw

wódek

Woda

odmineralizowana

Pakowanie

Wódka czysta

Czyste

opakowania

NaOH, H

Ścieki

Opakowania

Mycie

Woda,

środki myjące

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W procesie produkcji denaturatu wyróżniamy następujące etapy:

−

przygotowanie spirytusu,

−

skażanie spirytusu i ewentualne barwienie,

−

klarowanie,

−

filtracja,

−

rozlew.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Co powinien zawierać surowiec, z którego chcemy wyprodukować alkohol etylowy?
2.  Na czym polega różnica między gorzelniami rolniczymi a przemysłowymi?
3.  Jaki  jest  cel  dodawania  słodu  do  surowca  skrobiowego  przy  produkcji  surówki

spirytusowej?

4.  Co rozumiemy pod pojęciem „drożdże zarodowe”?
5.  Jakie przemiany zachodzą w trakcie zacierania?
6.  W jaki sposób odpędza się alkohol z przefermentowanego zacieru?
7.  Dlaczego produkując surówkę spirytusową z melasu nie stosuje się zacierania?
8.  Dlaczego melas rozcieńcza się przed dodaniem drożdży zarodowych?
9.  Jak nazywamy produkt uboczny powstający przy odpędzie spirytusu z surówki?
10. W jakim urządzeniu prowadzi się rektyfikację?
11. Jaki jest cel rektyfikacji surówki?
12. Co rozumiemy pod określeniem „fuzle”?
13. Czym różnią się przedgony od niedogonów?
14. Jaką „moc” może mieć spirytus uzyskiwany metodą rektyfikacji?
15. Jakie znasz rodzaje spirytusu?
16. Jakie wyróżnia się rodzaje wódek?
17. Jakie wyróżnia się rodzaje wódek czystych?
18. Czym różnią się wódki gatunkowe od wódek czystych?
19. Na czym polega uzdatnianie wody do produkcji wódek?
20. W jaki sposób oczyszcza się wódki przed rozlewem?
21. Na czym polega „zestawianie” wódek?
22. Jakie dodatki stosuje się przy produkcji wódek gatunkowych?
23. W jakim celu wódki gatunkowe przed rozlewem poddaje się leżakowaniu?
24. Dlaczego spirytus na denaturat skaża się?
25. Dlaczego denaturatu nie można stosować do celów spożywczych?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oblicz, jaką ilość alkoholu etylowego można uzyskać teoretycznie z 1 kilograma cukru

białego kryształ na drodze fermentacji alkoholowej zakładając, że cukier kryształ zawiera
100% sacharozy a wydajność procesu wynosi 85%.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

zapisać reakcje:

1. hydrolizy

sacharozy

.......................................................................................................

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. fermentacji

alkoholowej

................................................................................................

obliczyć gramocząsteczkę sacharozy i alkoholu etylowego, zapisać wyniki:

sacharoza ................g

alkohol etylowy ................g

ułożyć stosowną proporcję (wpisując w miejsce gramocząsteczek ilość gramów im
odpowiadających), zapisać ją i obliczyć z niej ilość alkoholu etylowego przy
wydajności 100%:

z 1 gramocząsteczki sacharozy ------------------------ 4 gramocząsteczki alkoholu

etylowego

to z 1 kg sacharozy ------------------------ x kg alkoholu etylowego,

stąd ilość alkoholu etylowego przy wydajności 100%:

x = ........... g

przeliczyć ilość otrzymanego alkoholu na wydajność 85%, zapisać wynik:

ilość otrzymanego alkoholu etylowego przy wydajności 85% wynosi ......... g

dokonać analizy otrzymanych wyników i zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kalkulator.

Ćwiczenie 2

Zaprojektuj zestaw do przemysłowej destylacji alkoholu etylowego z nastawu

winiarskiego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

wymienić urządzenia wchodzące w skład zestawu do destylacji, określić ich rolę,
zapisać je:

.........................

narysować zestaw do destylacji, składający się z wymienionych urządzeń,

przeprowadzić destylację w laboratorium.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

typowe stanowisko uczniowskie,

−

przyrządy do rysowania,

−

sprzęt i szkło laboratoryjne do destylacji,

−

instrukcja bhp

Ćwiczenie 3

Zaprojektuj system HACCP w linii produkcji wódek czystych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) zapoznać się z blokowym schematem technologicznym

produkcji wódek czystych (np.

zamieszczonym w Poradniku ucznia),

2) wskazać miejsca (operacje i procesy jednostkowe), w których należy usytuować punkty

kontrolne (CP i CCP),

3) zapisać parametry, które powinny być kontrolowane w CP i CCP,
4) uzasadnić swój wybór.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

film dydaktyczny prezentujący produkcję wódek czystych,

−

literatura (4, 8, 10, 12).

Ćwiczenie 4

Zaprojektuj przebieg produkcji wybranej wódki gatunkowej, przedstaw go w postaci

blokowego schematu technologicznego i oszacuj koszt surowcowy tej wódki.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) zaproponować recepturę na wódkę gatunkową (korzystając z dostępnej literatury lub

tworząc własną), zapisać ją, uzasadnić swój wybór,

2) ustalić kolejność operacji technologicznych związanych z produkcją wódki gatunkowej na

podstawie zaproponowanej receptury, zapisać je,

3) przedstawić planowany przebieg produkcji tej wódki w postaci blokowego schematu

technologicznego,

4) oszacować koszt surowcowy wódki produkowanej według przyjętej receptury.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

film dydaktyczny prezentujący produkcję wódek gatunkowych,

−

literatura (8, 9, 10, 18).

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) dokonać podziału gorzelni?



2) opisać etapy produkcji surówki z ziemniaków?



3) opisać etapy produkcji surówki z melasu?



4) wskazać różnice przy produkcji spirytusu surowego z surowców skrobiowych

i melasu?



5) wskazać cele rektyfikacji spirytusu?



6) wymienić produkty rektyfikacji?



7) wymienić rodzaje spirytusu?



8) wymienić rodzaje wódek czystych?



9) podać w odpowiedniej kolejności etapy produkcji wódek czystych?



10) podać w odpowiedniej kolejności etapy produkcji wódek gatunkowych?



11) wyjaśnić jak powstaje denaturat?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Technologia produkcji drożdży i kwasów spożywczych

4.4.1. Materiał nauczania

Produkcja drożdży piekarskich

Drożdże piekarskie są to drożdże z gatunku Saccharomyces cerevisiae. Produkuje się je

najczęściej z wykorzystaniem melasu jako surowca podstawowego będącego źródłem cukru.

Drożdże stosuje się głównie jako:

−

środek spulchniający – w tym celu wykorzystuje się drożdże piekarskie prasowane lub
suszone,

−

dodatek wzbogacający wartość odżywczą pieczywa i innych wyrobów – w tym celu
stosuje się drożdże nieaktywne (martwe komórki drożdży),

−

składnik pasz (drożdże nieaktywne).
Etapy produkcji drożdży piekarskich prasowanych z wykorzystaniem melasu

(schemat 5) obejmują następujące operacje i procesy jednostkowe:
- rozcieńczanie melasu (zawierającego ok. 75% ekstraktu) gorącą wodą (w stosunku 1:2 lub
1:3), przy czym powstaje brzeczka melasowa,
– zakwaszanie brzeczki za pomocą kwasu siarkowego,
– ogrzewanie, w wyniku którego dochodzi do sterylizacji brzeczki melasowej,
– klarowanie, np. w wirówkach zwanych klaryfikatorami, w celu oddzielenia osadów

i zawiesin wytrąconych po dodaniu kwasu i ogrzewaniu,

– dodanie pożywki (zawierającej azot i fosfor, które są potrzebne do wzrostu komórek drożdży),

–  zaszczepianie  drożdżami  czystej  kultury,
wyhodowanymi w laboratorium,
–  prowadzenie  hodowli  przez  kilkanaście
godzin  w  temperaturze  ok.  25°C  w  kadzi
fermentacyjnej  (rys.  17)  z  jednoczesnym
napowietrzaniem

(powietrzem

czystym

mikrobiologicznie,

wprowadzanym

przez

barboter, czyli bełkotkę), które warunkuje
szybkie rozmnażanie się drożdży; drożdże
prowadzą

wtedy

oddychanie,

zgodnie

z reakcją:

+ 6 O

→ 6 CO

↑

+ 6 H

O + E

przy czym następuje intensywny przyrost
biomasy,
– odwirowanie z wykorzystaniem wirówek,
–

prasowanie

wykorzystaniem

pras

filtracyjnych

(rys.

18)

lub

filtrów

próżniowych, do uzyskania zawartości suchej
masy ok. 25%,
– formowanie,
– pakowanie.

Rys. 17. Kadź drożdżowa [9, s. 168]: 1 – płaszcz kadzi ze stali kwasoodpornej, 2 – rura perforowana do
zraszania kadzi, 3 – chłodnica wewnętrzna, 4 – mieszadło, 5 – napęd mieszadła, 6 – cyklon, 7 – doprowadzenie
i odpływ wody chłodzącej, 8 – rura powietrzna, 9 – doprowadzenie melasu, 10 – regulator poziomu piany, 11 –
przegub wahliwy, 12 – dozownik melasu, 13 – doprowadzenie powietrza

Drożdże suszone aktywne, w postaci nitek, płatków lub granulek, uzyskuje się poprzez

suszenie w temperaturze do 38°C do osiągnięcia zawartości wody w drożdżach od 10 do
30%. Drożdże nieaktywne suszy się w wyższych temperaturach, aby komórki obumarły.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 18. Filtr próżniowy [9, s. 188]1 – bęben, 2 – komora natryskowa, 3 – tkanina, 4 – łożysko lewe,

5 – próżniomierz, 6 – końcówka do podłączania pomp próżniowych, 7 – naprężacz pasa, 8 – noga lewa, 9 – nóż

skrawający, 10 – zawór szybko zamykający, 11 – noga prawa, 12 – łożysko prawe, 13 – ucho tylne,

14 – odprowadzenie wody z komory natryskowej, 15 – doprowadzenie wody do dysz, 16 – nóż wyrównujący, 1

7 – wanna, 18 – przekładnia bezstopniowa, 19 – silnik, 20 – ucho przednie

Schemat 5. Produkcja drożdży piekarskich prasowanych [opr. własne]

Melas

Sporządzanie brzeczki,

sterylizacja, klarowanie

Dodanie pożywki

Zaszczepianie

Fermentacja

Woda

Pożywka

Drożdże czystej

kultury

Odwirowanie

Powietrze

Prasowanie

Odciek

Formowanie, pakowanie

Drożdże

prasowane

Opakowania

Odciek

Kwas siarkowy

Osad

Woda

głębinowa

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wymagania stawiane drożdżom piekarskim prasowanym związane są z ich cechami
organoleptycznymi i siłą pędną:

−

barwa kremowa, dopuszczalny szary odcień (powierzchnia powinna być bez nalotów),

−

smak i zapach swoisty (bez posmaku gorzkiego, pleśni, bez obcych zapachów),

−

konsystencja ścisła (bez kruszenia się, bez zewnętrznych objawów mazistości),

−

rysa szorstka (rysę sprawdza się poprzez pociągnięcie paznokciem kciuka po
powierzchni kostki drożdży; nie powinna być gładka, mazista),

−

przełom muszlowy (przełom sprawdza się po przełamaniu na pół kostki drożdży; nie
powinien być gładki),

−

wysoka siła pędna (siłę pędną mierzy się czasem potrzebnym do podniesienia ciasta
przez drożdże na określoną wysokość).

Uwagi dotyczące bhp
Ponieważ przy produkcji drożdży wykorzystuje się stężony kwas siarkowy, który jest

substancją  silnie  żrącą,  należy  bezwzględnie  przestrzegać  zasad  ostrożnego  obchodzenia  się
z nim.  Pracownicy  zatrudnieni  przy  manipulacji  z  kwasami  powinni  mieć  strój  ochronny  –
gumowe  buty,  fartuchy  i  rękawice  oraz  okulary  w  oprawie  kwasoodpornej  i  gazoszczelnej
(lub  inną  dopuszczoną  osłonę  twarzy).  Kontakt  ze  środkami  żrącymi  należy  ograniczać  do
minimum.

Należy pamiętać o niebezpieczeństwach związanych z zaleganiem dwutlenku węgla

w opróżnionych kadziach fermentacyjnych.

Produkcja kwasów spożywczych

Produkcja kwasu octowego
Kwas octowy (E 260) jest powszechnie stosowanym kwasem spożywczym, zarówno

w przemyśle jak i w gospodarstwach domowych. Jego słaby roztwór, przeznaczony do celów

spożywczych, najczęściej 5-10%, zwany
jest octem.

Przemysł spożywczy produkuje kwas

octowy na drodze fermentacji octowej,
prowadzonej

przez

bakterie

octowe

Acetobacter.

Fermentacja octowa, w wyniku której

powstaje

kwas

octowy,

przebiega

warunkach

tlenowych

według

następującej reakcji (zapis sumaryczny):

OH + O

→ CH

COOH + H

O + E

etanol

kwas octowy

Surowcami

produkcji

kwasu

octowego  są:  alkohol  etylowy  (spirytus,
najlepiej  ziemniaczany),  woda  (którą
rozcieńcz  się  spirytus),  pożywka  dla
bakterii (sole mineralne, ekstrakt słodowy.
Obecnie  stosuje  się  metodę  wgłębną
z wykorzystaniem  zbiorników  ze  stali
kwasoodpornej, zwanych acetatorami (rys.
19), z intensywnym napowietrzaniem.

Rys. 19. Schemat acetatora [9, s. 269]
1 – silnik, 2 – napowietrzacz, 3 – pompa zacieru octowego, 4 – płynowskaz, 5 – wlot górny, 6 – właz dolny,
7 – rura cyrkulacyjna, 8 – chłodnica, 9 – filtr powietrza

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Produkcja kwasu mlekowego
Kwas mlekowy jest dodatkiem do żywności (jego symbol to E 270). Można go otrzymać

metodą fermentacyjną (schemat 6), wykorzystując czyste kultury bakterii kwasu mlekowego
Lactobacillus delbrückii.

Schemat 6. Produkcja kwasu mlekowego [opr. własne

Melas

Sporządzanie brzeczki,

sterylizacja

Dodanie pożywki

Zaszczepianie

Fermentacja

Wytrącenie kwasu mlekowego

Szlam

Woda

Pożywka

Bakterie

mlekowe

Zacier

Uwalnianie kwasu mlekowego

CaCO

Filtracja

Gips, szlam

Zagęszczanie,

Leżakowanie

Roztwór kwasu

mlekowego

Osady

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Fermentacja mlekowa, w wyniku której powstaje kwas mlekowy, przebiega według

następującej reakcji (zapis sumaryczny):

→ 2 CH

CH(OH)·COOH + E

Fermentacja zachodzi w kadziach fermentacyjnych bez udziału tlenu, najlepiej

w temperaturze 48-50°C przy pH środowiska ok. 4,2. Surowcami do produkcji kwasu
mlekowego są surowce zawierające cukry: cukier biały, cukier żółty (przemysłowy),
krochmal, melas, serwatka, kukurydza i inne surowce, bogate w polisacharydy.

W czasie produkcji dodaje się węglanu wapnia (kredy) CaCO

, którego zadaniem jest

neutralizacja wytworzonego już się kwasu  mlekowego, ponieważ powstający kwas  mlekowy
hamuje  proces  fermentacji;  węglan  wapnia  wiąże  się  z  kwasem  mlekowym  i  wypada
w postaci  mleczanu  wapnia.  Po  6-7  dniach  fermentacji  zacier,  zawierający  mleczan  wapnia,
traktowany  jest  kwasem  siarkowym  –  uwalnia  się  kwas  mlekowy  i  powstaje  osad  gipsu
CaSO

. Za pomocą filtru próżniowego oddziela się osady. W celu dalszego oczyszczenia

kwas może być jeszcze poddawany leżakowaniu (ok. 14 dni), aby wytrąciły się osady
(głównie krzemionki).

Otrzymany kwas mlekowy zagęszcza się do stężenia 50 lub 80%.

Produkcja kwasu cytrynowego
Kwas cytrynowy jest popularnym dodatkiem do żywności (jego symbol to E 330). Można

go otrzymać na drodze:

−

wydobycia go z surowców roślinnych (np. z cytryn),

−

fermentacji cytrynowej (cytrynianowej), w której surowcem są cukry; fermentacja może
być prowadzona metodą powierzchniową lub wgłębną (nowocześniejszą i wydajniejszą).
Fermentacja cytrynowa, w wyniku której powstaje kwas cytrynowy, przebiega według

następującej reakcji (zapis sumaryczny):

+ 3O

→ 2C

+ 4H

glukoza kwas cytrynowy

Fermentację tę prowadzi się najczęściej przy wykorzystaniu pleśni Aspergillus niger.
W procesie produkcji kwasu cytrynowego wyróżniamy następujące etapy:

−

sporządzanie brzeczki z melasu (zawierającej 13-20% cukru), poprzez rozcieńczenie
melasu wodą i jej sterylizację,

−

dodanie pożywki dla pleśni (sole mineralne, fosfor i substancje azotowe),

−

zaszczepianie pleśniami czystej kultury Aspergillus niger,

−

prowadzenie fermentacji, podczas której ma miejsce napowietrzanie; w metodzie
wgłębnej fermentacja trwa ok. 10 dni,

−

oddzielenie grzybni, gdyż pleśnie prowadząc fermentację rozmnażają się,

−

ogrzewanie i dodawanie chlorku wapnia CaCl

, który ma za zadanie wytrącić kwas

szczawiowy (powstający podczas fermentacji jako produkt uboczny) w postaci
szczawianu wapnia,

−

odsączenie szczawianu wapnia,

−

ogrzewanie przesączu do wrzenia,

−

dodawanie mleka wapiennego Ca(OH)

, które powoduje wytrącenie kwasu cytrynowego

w postaci cytrynianu wapnia,

−

oddzielanie cytrynianu wapnia na prasach filtracyjnych,

−

dodawanie H

do cytrynianu wapnia, przy czym wytrąca się osad gipsu CaSO

i uwalnia kwas cytrynowy w roztworze,

−

krystalizacja kwasu cytrynowego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zagrożenia dla środowiska powodowane przez zakłady przemysłu fermentacyjnego

Przemysł fermentacyjny obejmuje wiele różnych kierunków, charakteryzujących się

różnym wpływem na środowisko naturalne. Skala zagrożeń zależy właśnie od kierunku
produkcji i jej wielkości.

Szczególne zagrożenia stwarza przemysł spirytusowo-drożdżowy, ze względu na dużą

skalę produkcji i jej charakter. Mniejsze zagrożenia występują ze strony zakładów
winiarskich i piwowarskich, choć wielkość produkcji jest tu dość znaczna. Produkcja kwasów
spożywczych odbywa się w małej skali, stąd ten kierunek produkcji nie stwarza dużego
zagrożenia dla środowiska naturalnego.

Wpływ na atmosferę
Specyficznymi

dla

zakładów

przemysłu

fermentacyjnego

zanieczyszczeniami

przedostającymi się do atmosfery są etanol i dwutlenek węgla, powstające w procesie
technologicznym; źródłem emisji są np. słodownie, kadzie, w których rozmnaża się drożdże
i prowadzi procesy fermentacyjne, oddziały rektyfikacji.

Przemysł fermentacyjny wykorzystuje znaczne ilości pary grzejnej a przy jej produkcji

powstają duże spaliny zanieczyszczające atmosferę.

Pyły powstają w słodowniach, podczas wyładowywania, transportu wewnętrznego

i operacji jednostkowych, którym poddawane są ziarno oraz słód. W połączeniu
z powietrzem, pyły stwarzają niebezpieczeństwo wybuchów.

Systemy chłodzenia, spełniające ważną rolę w przemyśle fermentacyjnym, mogą być

źródłem wycieków amoniaku, groźnego szczególnie dla najbliższego otoczenia.

Powstawanie ścieków
Przemysł fermentacyjny zużywa bardzo duże ilości wody, a tym samym produkuje

znaczną ilość ścieków, choć znaczna ilość wody znajduje się też w produktach przemysłu
fermentacyjnego – w piwie, winach, wódkach. Źródłem ścieków w przemyśle
fermentacyjnym są głównie:

−

ścieki  technologiczne  –  płukanie,  filtrowanie  i  prasowanie  drożdży,  filtrowanie  wódek
gatunkowych,  mycie  ziemniaków  w  gorzelniach  rolniczych  czy  mycie  ziarna
w słodowniach,  odcieki  z  młóta  i  chmielin  w  browarach;  bardzo  groźny  jest  wywar
z gorzelni  melasowych,  powstający  w  procesie  technologicznym  produkcji  spirytusu
surowego,

−

ścieki powstające przy czyszczeniu powierzchni produkcyjnych, myciu urządzeń
i opakowań w rozlewniach, myciu środków transportu,

−

ścieki będące wyciekami wskutek awarii i nieszczelności aparatury,

−

ścieki socjalne i wody opadowe,

−

wody  z  wymienników  ciepła,  które  nie  zawierają  zanieczyszczeń,  a  jedynie
charakteryzują  się  podwyższoną  temperaturą;  są  to  wody  pochłodnicze  –  chłodzenie
mleczka  drożdżowego,  brzeczki  drożdżowej  w  czasie  hodowli,  chłodzenie  w  procesach
fermentacji  i  rektyfikacji.  Wody  pochłodnicze  nie  muszą  być kierowane  do oczyszczalni
ścieków, ale podnoszą temperaturę wód, z którymi się mieszają.
BZT (biologiczne zapotrzebowanie tlenu) ścieków przemysłu fermentacyjnego  jest różne

w zależności od kierunku produkcji – dla przykładu jest niezwykle wysokie dla wywaru
z gorzelni melasowych, bardzo wysokie w przypadku drożdżowni a dość niskie w przypadku
browarów. Ponadto ścieki z drożdżowni mogą powodować rozwój tzw. grzyba ściekowego,
groźnego dla wód.

Ścieki pochodzące z różnych działów zakładu nie powinny być mieszane, lecz poddawane

osobnej obróbce, co ułatwia ich utylizację. Wywar z gorzelni rolniczych może być
wykorzystywany jako pasza dla bydła. Wywar z gorzelni melasowych może być częściowo
wykorzystany jako pasz, może być też spalany (powstaje jednak przykry zapach).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Odpady stałe
Przemysł fermentacyjny również negatywnie może oddziaływać na środowisko poprzez

produkcję odpadów stałych. Odpadami takimi są:

−

zanieczyszczenia mineralne i organiczne ziarna, obce ziarno i ziarno złej jakości obecne
w ziarnie dostarczanym do słodowni,

−

pyły zgromadzone w urządzeniach odpylających,

−

zużyta ziemia okrzemkowa i kartony filtracyjne wykorzystywane przy filtracji piwa,

−

pozostałości owoców, przypraw i ziół wykorzystywanych w przemyśle spirytusowym,
wysłodziny, chmieliny i osady brzeczne pochodzące z browarów,

−

osady ściekowe, np. szlamy pozostające po biodegradacji ścieków z drożdżowni,

−

stłuczka szklana, odpady papierowe, folie i odpady plastykowe, które można
zagospodarowywać jako surowce wtórne,

−

żużel jako odpad z kotłowni i inne.

Bhp, ochrona przeciwpożarowa i ochrona środowiska w przemyśle fermentacyjnym

Wymienione wcześniej niebezpieczeństwa wymuszają ścisłe przestrzeganie zasad

i przepisów bhp, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska w przemyśle
fermentacyjnym.

W zakładach przemysłu fermentacyjnego przy wielu operacjach technologicznych

istotnym problemem  jest uciążliwy dla załogi hałas i wibracje, których źródłami są w działy
technologiczne (np. linie do rozlewu produktów, śrutowniki) jak i infrastruktura (wentylatory,
chłodnie,  urządzenia  transportowe)  czy  zły  stan  urządzeń.  Pracownicy  powinni  używać
w tych  przypadkach  ochraniaczy  słuchu  (np.  słuchawek  ochronnych).  Urządzenia  należy
utrzymywać  w  sprawności,  regularnie  smarować,  stosować  osłony  izolacyjne,  o  ile  to
możliwe  –  wykładać  masami  głuszącymi.  Bardzo  istotne  jest  wytłumianie  pomieszczeń
produkcyjnych (ekrany dźwiękochłonne, pochłaniacze przestrzenne).

Dwutlenek węgla, powstający w procesach technologicznych przemysłu fermentacyjnego,

jest niebezpieczny dla pracowników. Przy wchodzeniu pracowników do zbiorników po
fermentacji w celu ich czyszczenia należy zachowywać szczególną ostrożność, ze względu na
możliwość gromadzenia się na ich dnie dwutlenku węgla i możliwość omdlenia.

Gromadzenie się dwutlenku węgla i niebezpieczeństwo wycieków amoniaku z urządzeń

chłodniczych wymusza wyposażenie w sprzęt ratunkowy – maski ochronne, aparaty tlenowe
i odzież ochronną, a także wymaga regularnego sprawdzania sprzętu kontrolno-pomiarowego.

Istnieje również zagrożenie pylicą, zwłaszcza pylicą krzemową pod wpływem pyłu

towarzyszącego  ziarnu.  Krzemionka,  obecna  w  pyle  zbożowym,  może  wywoływać
u pracowników  chorobę  –  pylicę  krzemową.  Dlatego  przy  pracach,  podczas  których
pracownik  narażony  jest  na  wdychanie  pyłu,  należy  używać  maseczek  ochronnych.  Zakłady
powinny posiadać systemy wentylacyjne.

Z uwagi na grożące niebezpieczeństwa wybuchu ze strony pyłów konieczne jest odpylanie

pomieszczeń  i  zakaz  używania  otwartego  ognia.  Instalację  elektryczną  należy  szczególnie
zabezpieczać  i  nie  dopuszczać  do  iskrzenia.  Obiekt  powinien  być  wyposażony  w  sprzęt
przeciwpożarowy.  Urządzenia  odpylające  należy  zachowywać  w  pełnej  sprawności.  Nie
należy  dopuszczać  do  gromadzenia  się  pyłów,  zarówno  w  pomieszczeniach  produkcyjnych,
na obudowie maszyn jak i na elementach konstrukcji budynków.

Środki pomocnicze, chemikalia stosowane w procesach mycia i dezynfekcji oraz oleje

opałowe i odpady należy przechowywać w warunkach uniemożliwiających przenikanie do
środowiska i dbać o stan zbiorników magazynowych.

Urządzenia oczyszczające należy zachowywać w pełnej sprawności, stosować segregację

odpadów i ścieków. Ścieki powinny być oczyszczane fizyczne i biologiczne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Praca przy produkcji napojów alkoholowych stwarza warunki do uzależnienia się

pracowników od alkoholu – pracowników obowiązuje więc całkowita abstynencja.

Pracownicy zobowiązani są przestrzegać stosowne przepisy również z powodu typowych

zagrożeń wypadkowych, podobnie jak w innych branżach, ze strony maszyn, aparatury
i instalacji. Generalną zasadą jest zakaz czyszczenia oraz usuwania usterek podczas pracy
maszyn i urządzeń.

Nowoczesne zakłady, dbające o swój wizerunek, wdrażają zintegrowane systemy jakości,

łączące system zarządzania jakością z systemem zarządzania środowiskiem oraz systemem
zarządzania bezpieczeństwem i higieną pracy, co przynosi pozytywne efekty zarówno dla
zakładu, jego pracowników jak i dla otoczenia oraz środowiska naturalnego.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Do jakiego gatunku należą drożdże piekarskie?
2. Jakiego surowca używa się najczęściej jako źródła cukru przy produkcji drożdży

piekarskich?

3.  W jakim celu stosuje się drożdże piekarskie w przemyśle spożywczym?
4.  W jaki sposób powstaje brzeczka melasowa?
5.  Jakie  czynności  należy  wykonać  przed  zaszczepieniem  brzeczki  melasowej  drożdżami

czystej kultury, produkując drożdże piekarskie?

6. Jakie warunki trzeba zapewnić, aby drożdże dobrze rozmnażały się?
7. Jaka jest zawartość suchej masy w drożdżach prasowanych a jaka w drożdżach

suszonych?

8.  W jakiej temperaturze suszy się drożdże, które mają być aktywne?
9.  W jaki sposób sprawdzamy rysę i przełom drożdży prasowanych?
10. Co oznacza pojęcie „siła pędna” drożdży?
11. Co nazywamy octem?
12. Jakie drobnoustroje prowadzą fermentację octową?
13. Z czego produkuje się kwas octowy spożywczy?
14. Jakie drobnoustroje prowadzą fermentację mlekową?
15. Jaką rolę w produkcji kwasu octowego spełnia węglan wapnia?
16. W jakiej postaci otrzymuje się kwas mlekowy?
17. Jakie maszyny i urządzenia przydatne są w produkcji słodu?
18. W jakiej postaci otrzymuje się kwas cytrynowy?
19. Po co przy produkcji kwasu cytrynowego wykorzystać można prasy filtracyjne?
20. Jakie drobnoustroje wykorzystuje się do produkcji kwasu cytrynowego?
21. W  jaki  sposób  przy  produkcji  kwasu  cytrynowego  usuwa  się  produkt  uboczny,  którym

jest kwas szczawiowy?

22. W jaki sposób przemysł fermentacyjny wpływa na środowisko naturalne?
23. Co jest źródłem ścieków w przemyśle fermentacyjnym?
24. Z jakich zakładów pochodzą najgroźniejsze ścieki?
25. Dlaczego awarie systemów chłodzenia mogą być groźne dla środowiska?
26. Jakie odpady stałe produkuje przemysł fermentacyjny?
27. Jakie są źródła hałasu w przemyśle fermentacyjnym?
28. Jak można przeciwdziałać hałasowi w przemyśle fermentacyjnym?
29. Dlaczego dużą wagę przywiązuje się do wentylacji w zakładach przemysłu

fermentacyjnego?

30. Skąd się bierze niebezpieczeństwo wybuchów w słodowniach?
31. Co obejmują zintegrowane systemy jakości?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj oceny jakości drożdży prasowanych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

określić barwę drożdży prasowanych,

określić zapach drożdży prasowanych,

określić smak drożdży prasowanych,

określić konsystencję drożdży prasowanych,

określić wygląd rysy drożdży prasowanych,

określić wygląd przełomu drożdży prasowanych,

sporządzić zawiesinę wodną drożdży prasowanych,

zapisać wyniki badań:

barwa drożdży ....................................

zapach drożdży ...................................

smak drożdży ......................................

konsystencja drożdży ..........................

rysa drożdży ........................................

przełom drożdży .................................

zawiesina drożdży .................................

dokonać analizy otrzymanych wyników, porównując je z wymaganiami normy,
i zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

deseczka (do ułożenia kostki drożdży prasowanych),

−

zlewka i mieszadło (do wykonania zawiesiny wodnej drożdży),

−

aktualna norma dla drożdży prasowanych,

−

drożdże prasowane (kostka).

Ćwiczenie 2

Opracuj schemat blokowy produkcji kwasu cytrynowego metodą wgłębną.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) wymienić operacje i procesy jednostkowe składające się na proces technologiczny

produkcji słodu i piwa, uszeregować i zapisać je w odpowiedniej kolejności,

2) zapisać surowce i materiały pomocnicze używane w poszczególnych operacjach

i procesach jednostkowych,

3) zapisać powstające produkty przejściowe i uboczne oraz odpady w poszczególnych

operacjach i procesach jednostkowych.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

film dydaktyczny – „Produkcja kwasu cytrynowego”

−

literatura (2, 4, 8, 18).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Oceń warunki w rozlewni wybranego zakładu przemysłu fermentacyjnego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) określić ogólne warunki bhp w rozlewni zakładu przemysłu fermentacyjnego,
2) wskazać źródła niebezpieczeństw grożących pracownikowi w rozlewni zakładu przemysłu

fermentacyjnego,

3) przedstawić sposoby przeciwdziałania niebezpieczeństwom w przypadku wskazanych

źródeł,

4) zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

film z wycieczki do rozlewni zakładu przemysłu fermentacyjnego,

−

schemat rozlewni zakładu przemysłu fermentacyjnego,

−

literatura (4, 8, 18), komputer z dostępem do Internetu.

Ćwiczenie 4

Oceń przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy w przemyśle

fermentacyjnym (tabela 2).

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) dokonać analizy podanych zasad związanych ze stosowaniem przepisów bezpieczeństwa

i higieny pracy w przemyśle fermentacyjnym,

2) wypełnić tabelę, wpisując do niej przykłady (przykładowe miejsce w zakładzie, w którym

należy przestrzegać danego wskazania) i uzasadnienia dla tych zasad związanych ze
stosowaniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy:

Tabela 2. Tabela do ćwiczenia 4 w rozdziale 4.4.3

Lp.

Zasada postępowania

(zalecenie)

Przykład

Uzasadnienie

1 Nie spożywaj

alkoholu

2 Utrzymuj czystość

w pomieszczeniach

3 Nie czyść maszyn podczas ich

pracy

4 Nie używaj otwartego

ognia

5 Nie wchodź do zbiorników

fermentacyjnych bez asekuracji

6 Używaj ochraniaczy

słuchu

7 Zakładaj okulary

kwasoodporne

8 Noś obuwie

przeciwpoślizgowe

3) zapisać wnioski.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

typowe stanowisko uczniowskie,

−

literatura (4, 8, 12, 18).

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić zastosowanie drożdży piekarskich?



2) podać w odpowiedniej kolejności etapy produkcji drożdży?



3) podać wymagania stawiane drożdżom prasowanym?



4) wskazać różnice między kwasem octowym a octem?



5) zapisać reakcję fermentacji octowej?



6) podać w odpowiedniej kolejności etapy produkcji kwasu octowego?



7) zapisać reakcję fermentacji mlekowej?



8) podać w odpowiedniej kolejności etapy produkcji kwasu mlekowego?



9) zapisać reakcję fermentacji cytrynowej?



10) podać w odpowiedniej kolejności etapy produkcji kwasu cytrynowego?



11) zaproponować surowce do produkcji kwasów spożywczych?



12) określić cele poszczególnych etapów produkcji kwasów spożywczych?



13) ocenić wpływ przemysłu fermentacyjnego na środowisko naturalne?



14) podać przykłady zasad bhp, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska

w przemyśle fermentacyjnym?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Branżą przemysłu spożywczego, niezaliczaną do przemysłu fermentacyjnego, jest:

a) piekarstwo,
b) winiarstwo,
c) browarnictwo,
d) drożdżownictwo.

2. Do czyszczenia ziarna na słód można wykorzystać:

a) wialnię,
b) śrutownik,
c) zamaczalnik,
d) odchmielacz.

3. Jeśli masa 50 ziaren wynosi 2,5 g, to masa 1000 ziaren wynosi:

a) 40 g,
b) 50 g,
c) 100 g,
d) 250 g.

4. Moczenie ziarna przy produkcji słodu ma na celu:

a) napowietrzenie ziarna,
b) wzrost objętości ziarna,
c) uaktywnienie enzymów,
d) zwiększenie wydajności ziarna.

5. Największą aktywność enzymatyczną wykazuje słód:

a) jasny,
b) ciemny,
c) barwiący,
d) diastatyczny.

6. Słodowanie w pryzmach stosuje się w słodowni:

a) pneumatycznej,
b) mechanicznej,
c) klepiskowej,
d) bębnowej.

7. Produkt uboczny w browarnictwie to:

a) śruta słodowa,
b) wysłodziny,
c) brzeczka,
d) zacier.

8. Chmieliny powstają w:

a) fermentowni,
b) leżakowni,
c) słodowni,
d) warzelni.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9. Materiałem pomocniczym w browarnictwie jest:

a) młóto,
b) chmiel,
c) karton filtracyjny,
d) gęstwa drożdżowa.

10. Brak dostępu tlenu jest wymagany podczas:

a) zafermentowania brzeczki,
b) moczenia ziarna,
c) rozlewu piwa,
d) kiełkowania.

11. Temperaturę około 5°C stosuje się w czasie:

a) fermentacji brzeczki,
b) kiełkowania ziarna,
c) pasteryzacji piwa,
d) suszenia słodu.

12. Piwo o zawartości ekstraktu 9% w brzeczce podstawowej zaliczysz do piw:

a) lekkich,
b) pełnych,
c) jasnych,
d) ciemnych.

13. Najdłuższego leżakowania wymagają piwa:

a) lekkie,
b) pełne,
c) porter,
d) mocne.

14. Drożdże piekarskie prasowane dobrej jakości charakteryzują się:

a) mazistą rysą,
b) gorzkawym smakiem,
c) nieswoistym zapachem,
d) przełomem muszlowym.

15. Słodu zielonego nie zastosujesz produkując surówkę z:

a) ziemniaków,
b) melasu,
c) skrobi,
d) zboża.

16. Obciągu młodego wina dokonasz po:

a) fermentacji burzliwej,
b) fermentacji cichej,
c) zafermentowaniu,
d) kupażowaniu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17. Poprzez tłoczenie soku z owoców otrzymuje się:

a) zacier,
b) moszcz,
c) brzeczkę,
d) surówkę.

18. Aby wyprodukować miód pitny czwórniak do 20 litrów patoki dodasz wodę w ilości:

a) 20 litrów,
b) 40 litrów,
c) 60 litrów,
d) 80 litrów.

19. Do odpędu alkoholu z przefermentowanego zacieru zastosujesz metodę:

a) rafinacji,
b) destylacji,
c) fermentacji,
d) krystalizacji.

20. W temperaturze poniżej 78,3°C będziesz odbierał:

a) przedgony,
b) niedogony,
c) etanol,
d) fuzle.

21. Skażanie spirytusu zastosujesz przy produkcji:

a) wódki gatunkowej,
b) wódki zwykłej,
c) denaturatu,
d) surówki.

22. Brzeczkę melasową do produkcji drożdży poddasz sterylizacji:

a) przed dodaniem kwasu siarkowego,
b) przed zaszczepieniem drożdżami,
c) po odwirowaniu biomasy,
d) po napowietrzeniu.

23. Kwas cytrynowy produkuje się przy wykorzystaniu drobnoustrojów:

a) Acetobacter,
b) Aspergillus niger,
c) Lactobacillus delbrückii,
d) Saccharomyces cerevisiae

24. W celu związania kwasu mlekowego i wytrącenia go w postaci osadu stosuje się dodatek:

a) kwasu siarkowego,
b) mleczanu wapnia,
c) węglanu wapnia,
d) kwasu solnego.

25. Alkohol etylowy można wykorzystać do produkcji kwasu:

a) cytrynowego,
b) mlekowego,
c) octowego,
d) solnego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko..........................................................................................

Produkowanie wyrobów przemysłu fermentacyjnego

Zakreśl poprawną odpowiedź

zadania

Odpowiedź

Punkty

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

LITERATURA

1.  Cieślak J.: Domowy wyrób win. Watra. Warszawa 2001
2.  Drewniak E., Drewniak T.: Mikrobiologia żywności. WSiP, Warszawa 2005
3.  Dłużewski M., Chuchlowa  J., Krajewski K., Kamiński  W.: Technologia żywności cz. 1.

WSiP, Warszawa 2005

4.  Dłużewski M., Dłużewski A.: Technologia żywności cz. 2. WSiP, Warszawa 2004
5.  Dylkowski W.: Browarnictwo. WSiP, Warszawa 1994
6.  Jabłecka

J.,

Zaworska

A.:

Podstawy

przetwórstwa

żywności. Część 1.

Wydawnictwo eMPI

, Poznań 2002

7. Jabłecka

J.,

Zaworska

A.:

Podstawy

przetwórstwa

żywności. Część 2.

Wydawnictwo eMPI

, Poznań 2002

8.  Jarczyk A.: Technologia żywności cz. 3. WSiP, Warszawa 2004
9.  Jarosz K., Jarociński J.: Gorzelnictwo i drożdżownictwo. WSiP, Warszawa 1994
10.  Kołżyn-Krajewska D., Sikora T.: Towaroznawstwo żywności. WSiP, Warszawa 2004
11.  Kubicki M. (red.): Ochrona środowiska w przemyśle piwowarskim. Fundacja Programów

Pomocy dla Rolnictwa, Warszawa 1998

12. Kubicki M. (red.): Ochrona środowiska w przemyśle spirytusowo-drożdżowym. Fundacja

Programów Pomocy dla Rolnictwa, Warszawa 1998

13. Lewis M., Young W.T.: Piwowarstwo. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001
14. Pazera T., Rzemieniuk T.: Przemysł fermentacyjny. Browarnictwo. WSiP, Warszawa

1998

15. Poradnik technologa drożdży. Dodatek do miesięcznika Przemysł Fermentacyjny

i Owocowo-warzywny. SIGMA-NOT, Warszawa 1984

16. Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-warzywny. SIGMA-NOT. Miesięcznik
17. Rutkowski A., Gwiazda S., Dąbrowski K.: Dodatki funkcjonalne do żywności.

Agro&Food Technology, Katowice 1993

18. Wikipedia, wolna encyklopedia: http://pl.wikipedia.org