Эффективность пивоварни (часть 1): понимание и определение

Эффективность пивоварни (варочного цеха/варки) является широко обсуждаемой темой среди пивоваров, делающих свое пиво из зерна. Но с обилием формулировок в ней можно легко запутаться, как начать сравнивать яблоки с апельсинами. В этой статье делается попытка отобразить различные существующие методики определения эффективности, как они рассчитываются (иногда по-разному, в зависимости от автора) и что оказывает на её влияние. В статье можно узнать все необходимое, чтобы понять отчего складывается низкая эффективность в вашем заторном чане, фильтр-чане или во всем варочном цехе.

Существующие определения эффективности

В своей книге "Как варить", Джон Палмер дает определение эффективности пивоварни, как соотношение между удельной плотностью сусла в котле и максимальным потенциалом (лабораторная экстрактивность) зерна. Максимальный потенциал зерна определяется как удельная плотность на фунт и на галлон. Исходя из этого удельная плотность сусла в котле рассчитывается по формуле [Палмер 2005]:

удельная плотность в котле = эффективность пивоварни * кол-во зерна в фунтах * объем в котле в галлонах * потенциал зерна

При использовании зерна с разным потенциалом в приведенном выше уравнении необходимо использовать среднее значение.

В "Проектировании Отличного Пива" Рэй Дэниелс сообщает, что Джон Палмер называет эффективностью пивоварни, эффективность затирания [Дэниелс, 2000].

В "Abriss der Bierbrauerei" немецкий пивоваренный автор Людвиг Нарцисс определяет Sudhausausbeute (Немецкую эффективность варочного цеха), как соотношение между количеством экстракта в сусловарочном котле и количеством зерна, которое было использовано [Нарцисс, 2005]:

Sudhausausbeute = (объем в котле в л. * экстракт в котле в % * удельный вес в котле) / зерновая масса в кг

Обратите внимание, что это другой подход к определению эффективности. Эталоном является не лабораторная экстрактивность зерна, а его общий вес.  К последнему относится масса шелухи и других нерастворимых веществ. Это уравнение немецкие домашние пивовары часто используют для определения эффективности. Поэтому, необходимо соблюдать осторожность при прочтение показаний эффективности из немецких источников. С одной стороны 75% - это очень хороший показатель эффективности при использовании общей массы зерна, но с другой - это умеренная эффективность, когда она рассматривается основываясь на лабораторной экстрактивности зерна, которая составляет около 80% от веса зерна.

На вопрос о том, как рассчитать эффективность, в BYO (Brew in Own - американский интернет журнал о пивоварении) ответили с тем же определением, что и Нарцисс [BYO]. Они называют эту эффективность, как эффективность варочного цеха. Но они также продолжают и обозначают эффективность, как выход варочного цеха, основываясь на лабораторной экстрактивности зерна:

выход варки = (объем в котле в л. * экстракт в котле в % * удельный вес в котле) / (зерновая масса в кг * экстракт мелкого помола в %)

Кроме того, в технических пивоваренных статьях часто упоминается о общем выходе варки. Это тоже самое, что и выход в варочном цехе, определенный BYO. Он зависит от помола, затирания и фильтрования, и, по сути, определяет насколько близко все эти процессы на пивоварне прошли по отношению с мелким помолом в лаборатории.

В "Руководстве по пивоварению" описывают общую эффективность, как выход варки основанный на весе зерна (см. Sudhausausbeute выше). Кроме того, в нем упоминается, что объем, используемый в уравнении - это объем горячего сусла в котле, скорректированный по температуре. В нем учитываются только потери в отработанном зерне (не расщепленный крахмал и сахара, содержащиеся в сусле и задержанные в зерне) и не учитываются потери по пути к ферментеру (например, потери сусла в брухе) [Прист, 2006]. Из этого я полагаю, что промышленные пивовары считают эффективность в котле, как эффективность или выход варки.

Еще один популярный способ определения эффективности дает Beersmith, программное обеспечение по разработки рецептов. Приведены три различных типа эффективности: эффективность варки, эффективность в котле, эффективность в ферментере. Эффективность варки показывает, сколько извлекаемого экстракт перейдет в сусло с измеренной плотностью и желаемым объемом, который был указан для этой партии. Эффективность в котле - это процент извлекаемого экстракта, который перешел в сусловарочный котел. Она определяется относительно объема и плотности перед кипячением. И наконец, эффективность в ферментере представляет собой процент извлеченного экстракта, который оказался в ферментере. Для этого указывается измеренная плотность и объем сусла в ферментере. Эффективность в котле перед кипячением может быть сопоставима с эффективность варки после кипячения, если размер партии после кипячения сопоставим с объемом до кипячения при корректировки температур. Любое другое измерение эффективности не просто сопоставить из-за потерь, которые произошли после процесса фильтрации. Одной из основных потерь является сусло, оставшееся в котле, причина этой потери очевидна и полностью зависит от практики перелива сусла в процессе варки, принятой на пивоварне. 

Эффективность расщепления и фильтрования

Варочная эффективность может быть разделена на два отдельных показателя эффективности, которые определяют по отдельности. Это эффективность расщепления и фильтрования:

эффективность варки = эффективность расщепления * эффективность фильтрования
Эффективность расщепления показывает, насколько хорошо произошло извлечение экстракта из зерна в затор (из солода в заторный чан). Эталоном является экстракт из тонкого помола, который был получен в лаборатории. Если все было извлечено, то эффективность затора составит 100%. На эффективность расщепления оказывают такие параметры затора как pH, дробление, диастатическая сила, температурный профиль, тип затирания, время затирания и должна стремиться к 100%.

Эффективность фильтрования показывает, насколько хорошо процесс фильтрации передал экстракт, полученный во время затирания, в сусловарочный котел. Это зависит от конструкции фильтр-чана, типа фильтрования (без промывки, периодическая промывка или непрерывная промывка) и опыта промывки.

Эффективность расщепления

Определение эффективности расщепления

Эффективность варки подразделяется на эффективность расщепления и фильтрования, это помогает в оценке эффективности варки, если один или оба компонента могут быть определены отдельно. Как будет показано, что можно измерить эффективность расщепления и фильтрования независимо друг от друга. Чтобы определить эффективность расщепления, лучше всего вычислить теоретический максимум экстракта/плотности первого сусла основываясь на лабораторной экстрактивности зерна и объема воды, пошедшие на затирание.

Таблица 1 - Экстрактивность или плотность первого сусла основанная на гидромодуле затора. Для засыпи принимались 100% эффективность затора, 80% экстрактивность тонкого помола и 4% влажность солода

• FW _макс - теоретический максимум эктсрактивности первого сусла в Плато (на самом деле экстрактивность в %, но для этих расчетов это достаточно близко к Плато и Бриксу)
• V _{заторн_вода} - объем заторной воды в литрах. Т.е. общий объем воды, который был добавлен в затор для получения первого сусла, включая воду, которая могла быть добавлена ​​после затирания, но до спуска первого сусла. Вода, добавленная для компенсации испарения во время отварки (декокции), не должна рассматриваться.
• m _зерно - вес засыпи в кг
• e _зерно - среднее значение лабораторной экстрактивности засыпи. Она берется из показателей солода, но 0,8 (т.е. 80%) является достаточно точной оценкой для большинства солодов.

Оценочная эффективность расщепления, которая является наиболее точной, когда расщепление близко к 100%, представляет собой соотношение между ожидаемой и фактической экстрактивностью первого сусла:

где

• CE  : эффективность расщепления крахмала в заторе в %
• FW _макс - ожидаемая экстрактивность первого сусла, которая была рассчитан с использованием вышеуказанной формулы (в Plato, Brix или %)
• FW _факт представляет собой фактическую экстрактивность первого сусла, которая была измерена (в Платоне, Бриксе или %),

Питер Хопкрофт отметил более точную формула эффективности расщепления

Экстрактивность в Плато (достаточно близка к Бриксу и экстракту в % для этих случаев) можно перевести из удельного весы (SG) с помощью этой формулы:

Plato = (sg - 1.000) * 1000/4

Экстрактивность первого сусла можно также рассчитывать по гидромодулю затора, что убирает фактический вес зерна и объем воды из уравнения:

• R - соотношение воды к зерну в л/кг.

В таблице 1 представлена ожидаемая экстрактивность/плотность первого сусла, основанная на гидромодуле затора в начале фильтрования. Для упрощения расчетов эта таблица предполагает наличие 80% потенциального экстракта в помоле (что характерно для большинства базовых солодов) и 100% эффективность затора. Используйте эти цифры в качестве эталона для сравнения с вашей измеренной плотностью первого сусла.

Читайте продолжение статьи:
Часть 2 - Факторы влияющие на эффективность расщепления затора
Часть 3 - Эффективность фильтрации затора