Paremman datan avulla parempaa olutta

Panimomestarit laskevat menestyksensä ansioksi intohimon, määrätietoisuuden ja innovaation. Kun hyvä olut on kehitetty ja brändätty, kuvaan astuu kuitenkin mukaan uusi tärkeä tekijä: tuotteen yhdenmukaisuuden varmistaminen. Siinä prosessin valvonta on avainasemassa. Seuraavassa artikkelissa Vaisalan asiantuntija Keijo Pyörälä kertoo, miten oluen valmistusprosessin jokaiseen vaiheeseen strategisesti sijoitetut inline-refraktometrit mahdollistavat prosessin optimoinnin, säästävät energiaa, vähentävät hävikkiä, alentavat kustannuksia ja auttavat tuottamaan laadukasta olutta.

Näytteenotto vs. jatkuva valvonta

On vielä panimoita, jotka luottavat manuaaliseen näytteenottoon ja laboratorioanalyyseihin. Tässä lähestymistavassa on kuitenkin joitakin merkittäviä huonoja puolia, joten yleinen suuntaus on kohti inline-valvontaa ja lisääntynyttä automaatiota. 

Laboratorioanalyysi on itsestään selvä osa tutkimus- ja kehitystyötä, ja sen avulla saadaan tietoja eri raaka-aineiden tai prosessien vaikutuksista oluen makuun ja muihin ominaisuuksiin. Laboratorioanalyysit myös auttavat ymmärtämään kemiallisia reaktioita paremmin. Tuotannon näkökulmasta näytteenotto ja analysointi tuottavat kuitenkin vain rajallista arvoa, sillä niistä aiheutuu huomattavia kustannuksia ja viipeitä: siinä vaiheessa, kun laboratoriotulokset paljastavat ongelman, panimon kautta on ehkä kulkenut jo huomattava määrä tuotetta. Lisäksi näytteet antavat vain tilannekuvan prosessista tietyllä hetkellä, eivätkä ne siksi mahdollista prosessin tehokasta säätöä tai ajantasaisten hälytysten antamista. Niistä ei myöskään ole juurikaan hyötyä trendien tunnistamisessa.

Valvontateknologia

Vaisalan hygieeniset K-PATENTS®-refraktometrit voidaan kalibroida Plato-, Brix-, Balling-, paino- tai tiheysarvojen mukaan. Niitä on saatavana 3-A Sanitary- ja EHEDG-sertifioinneilla, ja ne on suunniteltu kestämään CIP-/SIP-pesu- ja huuhtelusyklejä.

Oluenvalmistuksen eri osa-alueiden valvontaan on kehitetty monenlaisia teknologioita, mutta jotkin niistä, kuten sameuden ja tiheyden valvonta, voivat kärsiä likaantumisen ja suurien nesteessä leijuvien hiukkasten aiheuttamista mittausvirheistä (erityisesti mäskäyskattilassa ja siiviläammeessa). Muita yleisiä mittausvirheiden lähteitä ovat kuplat ja vaahto, joita esiintyy useimmissa prosessivaiheissa. Taitekertoimeen perustuvassa valvonnassa näitä ongelmia ei ole, ja yksi Vaisalan refraktometrien suurimmista eduista onkin se, että ne antavat tarkat mittaustulokset jokaisessa oluenvalmistusprosessin vaiheessa ulkoisista häiriötekijöistä huolimatta.

Refraktometrien lisäetuna on niiden nopea vaste, josta on erityisesti hyötyä pakkaus- ja täyttölinjalla sekä CIP-kiertopesuprosessissa. Käsittelemme tätä jäljempänä.

Taitekerroinmittaus perustuu valon taittumiseen prosessiaineessa, ja siinä käytetään keltaista LED-valonlähdettä. Anturi havainnoi jatkuvasti kriittistä kulmaa, jossa valon kokonaisheijastus alkaa, ja liuenneiden aineiden kokonaismäärä lasketaan ottaen huomioon ennalta määritetyt prosessiolosuhteet. Vaisalan hygieeniset refraktometrit toimitetaan panimokohtaisten vaatimusten mukaan kalibroituina, ja niitä voidaan käyttää useimmissa oluenvalmistusprosessin vaiheissa. Seuraavassa käymme läpi niistä tärkeimmät.

Mäskäys 

Mäskäys tehdään yleensä mäskäyskattilassa, joka on eristetty, valepohjalla varustettu astia. Kun mallasta liotetaan kuumassa vedessä, siinä muodostuu entsyymejä, jotka pilkkovat maltaan tärkkelyksen käymiskelpoisiksi sokereiksi. Lopputuloksena saadaan vierrettä.

Mäskäys on kriittinen vaihe, sillä se määrittää oluen lopullisen rakenteen. Yhdenmukaisen vierrelähdön ylläpito on siis tärkeää. Refraktometria käytetään mittaamaan veden mäskipitoisuutta lähtöputkessa. 

Seuraavaksi jyvien kuoret erotellaan vierteestä siivilöimällä tai suodattamalla. Tämä tehdään yleensä erillisessä siiviläammeessa.

Siivilöinti

Sokerien erotus viimeistellään huuhtelemalla vierre siiviläammeessa. Prosessissa saatavan kantavierteen pitoisuus pienenee vähitellen huuhtelun aikana. Refraktometri mittaa pitoisuutta jatkuvasti, jotta voidaan havaita sopiva huuhtelun lopetuspiste. Näin voidaan estää turha vedenkulutus ja säästää energiaa. 

Vierteen keittäminen

Kun makea vierre on eroteltu, se pastöroidaan keittokattilassa. Tässä vaiheessa lisätään humala ja mahdollisia muita aromiaineita. Vierteen keitto pysäyttää entsyymien toiminnan, säilöö vaahtoa muodostavat proteiinit, haihduttaa ei-toivotut haihtuvat makuyhdisteet ja auttaa muodostamaan halutut maku- ja aromikomponentit. Keittoprosessi myös nostaa kantavierteen vahvuuden oikealle tasolle, joten se on erittäin tärkeä vaihe oluenvalmistuksessa.

Refraktometri asennetaan suoraan vierrekattilaan, jolloin vierteen vahvuutta voidaan mitata jatkuvasti ja panimomestari voi määrittää tarkalleen, milloin vierre on saavuttanut halutun vahvuuden. Näin voidaan parantaa oluen laatua ja yhdenmukaisuutta sekä auttaa optimoimaan keittoaika ja energiankulutus.

Vierteen selkeytys

Keiton jälkeen vierre siirretään vierresykloniin eli whirlpooliin, jossa kiintoaineet (humalan jäänteet ja koaguloituneet proteiinit) erotellaan humaloidusta vierteestä. Vierresyklonin pyörremäinen virtaus aiheuttaa jäännöshiukkasten saostumisen ja laskeutumisen astian pohjaan niin sanottuna rupana, joka poistetaan osittain astian pohjasta. On tärkeää poistaa kiintoaineet nopeasti ja tehokkaasti, jotta saavutetaan selkeä humaloitu vierre siirrettäväksi seuraavaan vaiheeseen. Tämän valvomiseen voidaan asentaa refraktometri ennen vierresyklonia ja/tai sen jälkeen.

Jäähdytys

Kun keitto on valmis, vierre jäähdytetään lämmönvaihtimella, joka ottaa talteen osan vierteen keitossa käytetystä energiasta. Refraktometri voidaan asentaa jäähdyttimen lähtöön laadunvalvontaa varten varmistamaan, että humaloitu vierre sisältää oikean liuenneiden kiintoaineiden määrän ennen käymistä. Vaihtoehtoisesti tai lisäksi voidaan tehdä mittaukset kattilan jälkeen ennen vierresyklonia, jolloin haluttujen määritysten vastainen humaloitu vierre ei pääse siirtymään seuraaviin prosessivaiheisiin.

Käyminen

Käymisprosessin aikana hiiva muuntaa vierteen sokerit ja aminohapot hiilidioksidiksi ja alkoholiksi. Käymisnesteen paino mitataan ominaispainona eli suhteellisena tiheytenä veteen verrattuna. Panimoalalla tätä mitataan enimmäkseen Plato-asteikolla, joka on hyvin samankaltainen kuin viinialalla käytettävä Brix-asteikko.

Käytetty hiiva kerääntyy käymisastian pohjaan. Se poistetaan säännöllisesti, mikä auttaa oluen selkeyttämisessä.

Vierteen tiheys vaihtelee sokeripitoisuuden mukaan, joten tiheyslukema pienenee käymisen edetessä. Alkoholiprosentti voidaan laskea alkuperäisen vierteen painon ja nykyisen ominaispainon välisestä erosta. Refraktometrit voivat siksi seurata käymisprosessia tiiviisti ja antaa panimomestarille reaaliaikaisen kuvan prosessista, jotta hän voi määrittää tarkasti, milloin käymisprosessi on valmis.

Suodatus ja kypsytys

Kypsytys käsittää kaikki ensimmäisen käymisen päättymisen ja hiivan poiston välillä tapahtuvat muunnokset. Käymisen jälkeen oluen annetaan levätä, jotta mahdolliset hiivajäämät voivat laskeutua astian pohjaan. Olutta voidaan selkeyttää myös erilaisilla suodatustekniikoilla. Tämä on viimeinen mahdollisuus vaikuttaa oluen laatuprofiiliin – makuun, katkeruuteen, hajuun ja vaahdon stabiiliuteen, kirkkauteen sekä alkoholi- ja kaasupitoisuuteen. Kaikki nämä voivat vaihdella brändin vaatimusten mukaan, joten refraktometreilla on tärkeä rooli laadunvalvonnassa.

Täyttö ja kiertopesu

Kun olut on valmis jaeltavaksi, se pakataan pulloihin, tölkkeihin ja tynnyreihin, joiden on oltava puhtaita ja hygieenisiä. Myös putkien, astioiden, säiliöiden ja pakkauslaitteiden sisäpinnat täytyy puhdistaa tuote-erien ja eri tuotteiden välillä. Tämä CIP-kiertopesu suojaa oluttuotteita mikrobiologiselta ja kemialliselta kontaminaatiolta. Suurissa, nykyaikaisissa panimoissa puhdistusprosessit ovat monimutkaisia, joten niiden nopeuden ja tehokkuuden parantamiseen sekä kustannusten alentamiseen käytetään yleensä automaatiota. 

Täyttölinjalla refraktometri tunnistaa heti tuotteiden väliset sekä tuotteen ja kiertopesun väliset rajapinnat, mikä mahdollistaa tehokkaan vaihdon erästä tai tuotteesta toiseen. Refraktometrin lähtösignaalia voidaan hyödyntää myös laadunvalvonnassa sekä oikean pakattavan tuotteen valinnan varmistamisessa. Refraktometrin nopean vasteen ansiosta rajapinnat (tuote/puhdistuskemikaalit/vesi) voidaan havaita hyvin nopeasti, mikä auttaa välttämään tuotehukkaa ja varmistamaan, ettei tuotekontaminaatiota tapahdu.

Pakkaus- ja kiertopesuprosessien jatkuva valvonta Vaisalan refraktometreilla siis mahdollistaa automaation, vähentää tuotehukkaa sekä alentaa kustannuksia ja energiankulutusta.  

Miksi refraktometreja kannattaa käyttää panimossa?

Muihin menetelmiin verrattuna Vaisalan refraktometrit tarjoavat merkittäviä etuja: ne antavat paremman kuvan jokaisesta oluenvalmistuksen vaiheesta, eivätkä hiukkaset, kuplat tai nesteen väri vaikuta niiden tarkkuuteen. Tuotteeseen voidaan lisätä automaattinen prisman pesu höyryllä tai paineistetulla kuumalla vedellä, jolloin myöskään likaantuminen ei aiheuta ongelmia.

Jokainen Vaisalan refraktometri kalibroidaan tehtaalla täyteen mittausalueeseen (esimerkiksi 0–100 Plato-astetta), joten ne ovat täysin keskenään vaihdettavissa asennuspaikkojen välillä ilman parametrien muutoksia. Lisäksi Vaisalan refraktometrit eivät tarvitse säännöllisiä uudelleenkalibrointeja tai huoltotoimia. 

Yhteenvetona voidaan todeta, että onnistunut oluenvalmistus perustuu intohimoon, määrätietoisuuteen ja innovaatioon, mutta refraktometrian avulla panimomestarit voivat optimoida prosessit, vähentää hävikkiä, alentaa energiankulutusta ja keskittyä hyvän oluen valmistukseen rauhallisin mielin tietäen, että teknologia varmistaa oluen hyvän ja yhdenmukaisen laadun.