Сокращение сроков соложения и уменьшение потерь

При соложении ячменя потери сухих веществ достигают значительной величины, поэтому сокращение этих потерь является задачей работников пивоваренной промышленности. Потери сухих веществ являются следствием развития ростков и процесса дыхания. Эти два процесса взаимосвязаны, и подавление дыхания неизбежно вызывает торможение роста. В первый период соложения процесс накопления ферментов идет значительно более энергично, чем в последующее время. Когда их накапливается достаточное количество, гидролитические процессы в зерне протекают интенсивно. Подвод к зародышу кислорода в первый период соложения, обеспечивая в достаточной мере энергичное дыхание, ведет к нормальному течению обмена веществ в организме и повышению активности ферментов.

Одновременно с гидролитическими процессами протекают и процессы синтеза новых тканей (стебелька и ростков). Если стебелек остается в готовом солоде и участвует в общем обмене веществ, то ростки, которые при сушке удаляются, в общем балансе сухих веществ не принимают участие.

И. Я. Веселов предложил метод солодоращения с ферментированием при полном подавлении дыхания ячменя на определенной стадии проращивания. Таким образом, процесс солодоращения разграничивается на две стадии: стадию проращивания зерна и накопления в нем ферментов и стадию активного воздействия ферментов на вещество эндосперма при полном подавлении дыхания.

При аэробном процессе дыхания происходит выделение 2872 кДж (686 ккал) при распаде одной грамм-молекулы моносахарида, а при анаэробном процессе - только около 84 кДж (20 ккал). Поэтому можно считать, что при помещении прорастающего зерна в атмосферу полного анаэробиоза не происходит повышения температуры в солоде, понижается окислительновосстановительный потенциал, вследствие чего улучшаются условия для действия протеолитических ферментов. Наличие углекислоты делает среду более кислой, что благоприятствует ферментативному распаду веществ эндосперма и значительно ускоряет процесс растворения зерна.

В приведенном выше примере солодоращения сокращение потерь сухих веществ обусловлено накоплением углекислоты и торможением или даже полным прекращением в прорастающем зерне процесса дыхания.

Применение указанного выше приема солодоращения, с одной стороны, показывает, что углекислота является мощным фактором, который можно использовать для сокращения потерь. Включение ее в общий режим соложения, учитывая и сушку солода, может дать хорошие результаты.

С другой стороны, следует учесть, что углекислота включается в общий метаболизм прорастающего ячменя. В. Л. Кретович показал, что в высших растениях аспарагиновая кислота образуется из щавелевоуксусной кислоты, которая является первым продуктом фиксации углекислоты растительной тканью в темноте.

П. Я. Заринь на основании этих наблюдений считает, что в условиях интенсификации солодоращения накапливание углекислоты в межзерновом пространстве (до 20%) следует производить уже в конце процесса замочки.

И. Я. Веселов использовал суперфосфат и серную кислоту для ускорения солодоращения ячменя и получил положительные результаты, которые он объясняет изменением pH среды в кислую сторону и подачей к зерну фосфорнокислых солей, необходимых для питания прорастающего зародыша.

Обработка ячменя 4%-ным раствором суперфосфата приводит к увеличению выхода солода, т. е. к уменьшению потерь на дыхание зерна, а также к повышению экстрактивности ячменя более чем на 1 %.

Одновременно с повышением протеолитической активности усиливалось действие амилолитических ферментов, диастатическая сила в исследуемых образцах солода составляла около 400.

Для получения солода хорошего качества достаточно 5-суточного солодоращения.

При создании определенной концентрации водородных ионов в среде, в которой происходит проращивание ячменя, можно значительно уменьшить потери сухого вещества зерна. Это следует также и из работы, приведенной выше. И. Я. Веселов, опрыскивая проращиваемый ячмень раствором только одной серной кислоты (0,1%-ным), получал такие же результаты, как и при опрыскивании раствором суперфосфата.

И. Г. Лернер с сотрудниками в качестве веществ, содержащих активаторы роста и ингибиторы дыхания зерна, предлагает ряд широко доступных химических препаратов, а также веществ, получаемых из отходов производства..

Препарат, содержащий соли поликарбоновых кислот (АПК), получают при окислении гидролизного лигнина. Он содержит хиноновые вещества, обладающие высоким окислительным потенциалом, вследствие чего они действуют на биохимические процессы при проращивании зерна. При добавлении этого препарата к массе замачиваемого ячменя в зерне повышается ферментативная активность, снижается величина ростков, повышаются выход солода и его экстрактивность.

Водный раствор молочной кислоты и диаммонийфосфат сдвигают pH среды зерна в кислую сторону и ингибируют дыхательные системы.

Препарат из автолизата остаточных пивных дрожжей с молочной кислотой содержит биологически активные вещества - витамины группы В и аминокислоты. Применяют его в комбинации с замочной водой, отобранной после 22-24 ч из соседнего замочного чана; вместе с замочной водой вводят флавонолы, сахара, аминокислоты.

Гидролизат хлореллы применяют для опрыскивания рощ проращиваемого ячменя. Гидролизат содержит аминокислоты, витамины, ростовые вещества.

Для опрыскивания проращиваемого ячменя может быть использована водная смесь упаренной барды, получаемой при переработке мелассы на спирт, и ортофосфата.

Барда содержит сахара, сернистые и минеральные вещества в хороших соотношениях, а также ряд витаминов (никотиновую кислоту, пиридоксин, пантотеновую кислоту, биотин, фолиевую кислоту, рибофлавин), которые оказывают стимулирующее действие на биохимический процесс развития зародыша и накопление ферментов при получении солода, a CaH₄(PO₄)₂ ингибирует процесс дыхания и, замедляя его, приводит к снижению потерь крахмала при солодоращении.

При применении смеси гидрата окиси аммония, водной вытяжки из солодовых ростков и раствора диаммонийфосфата в качестве биостимуляторов используются аминокислоты, витамины и ростовые вещества, содержащиеся в вытяжке из солодовых ростков, а фосфат является ингибитором ферментов дыхания.

При применении указанных препаратов достигалось ускорение процесса ращения солода на 1-1,5 сут, снижение потерь углеводов на дыхание и образование ростков, повышение ферментативной активности солода.

А. М. Малков, перенеся полученные им результаты работ по влиянию фосфата на торможение действия дрожжевых пероксидазы и каталазы на дыхание зерна, предложил новый метод солодоращения ячменя, позволяющий значительно сократить потери. Основой разработанного метода автор считает то, что раствор ортофосфата, омывающий живую растительную клетку, диффундируя внутрь ее, блокирует свободные валентности железа, содержащегося в цитохромных системах, ответственных за дыхание зародыша зерна, и таким образом тормозит этот процесс.

С другой стороны, в результате частичного торможения дыхания наклюнувшегося зерна происходят другие биохимические сдвиги, полезные для солодоращения, в частности усиление протеолитической и амилолитической активности.

М. Малков и В. Е. Деева достигли значительного сокращения потерь сухого вещества (до 4,4% на дыхание и ростки) при соложении обработкой ячменя 0,05 M раствором фторида натрия (NaF).

Возможность сокращения потерь сухого вещества и повышения экстрактивности ячменя подтверждают работы Стадника и Клюгера при солодоращении в «тумане» азотной кислоты по патенту Вольфрума, проведенные еще в 1937 г. Авторы рассматривают азотную кислоту как ингредиент питания.

В своих опытах опрыскивания зерна они достигли сокращения общих потерь сухого вещества при соложении на 5,14% и значительное повышение экстрактивности.

Е. Деева, исходя из положения, что дыхание прорастающего зерна ячменя осуществляется цитохромоксидазной ферментной системой, а полифенолоксидазная система в этом процессе вплоть до 8 сут ращения не принимает участия, выбрала для подавления дыхания сернистый ангидрид, который является специфическим ингибитором для цитохромоксидазной системы. Она установила, что замочка ячменя в растворах сернистого ангидрида вызывает задержку роста и дыхания зерна. Вместе с тем сернистый ангидрид оказывает благоприятный эффект на амилолитическую активность, в частности на активность β-амилазы. Сульфитация зерна помогает сохранить ферментативную активность солода при сушке и сократить потери сухих веществ на этой технологической стадии примерно на 2%. Подавление роста, конечно, приводит к сокращению и общих потерь, причем экстрактивность солода повышается.

И. С. Ежов для подавления дыхания зерна и связанного с этим ограничения роста предлагает использовать вещества, содержащие в ячменной оболочке.

Путем экстракции мякинной оболочки и отрубей (алейроновый слой, семенная и плодовая оболочки) ячменя 75%-ным этиловым спиртом или водой и последующего сгущения этих вытяжек И. С. Ежов получил концентраты, которые вызывали задержку и даже полное прекращение процесса дыхания и роста зерна. Поскольку концентраты из ячменной муки (эндосперм) указанного тормозящего действия не проявляли, то, по-видимому, активные в этом отношении вещества сосредоточены в периферической части ячменного зерна, а не в эндосперме. Содержащиеся в полученных концентратах вещества, тормозящие рост, относятся к пигментам типа флавонолов, которые играют роль в регулировании биологических окислительно-восстановительных процессов. Деятельность окислительно-восстановительных ферментов находится в обратной зависимости к активности гидролитических ферментов, поэтому, блокируя окислительно-восстановительные ферменты, можно добиться более высокой активности протеолитических и амилолитических ферментов и накопления их, например, в прорастающем зерне.

О веществах, тормозящих рост ячменя, и об их использовании при соложении для сокращения потерь сухих веществ не раз упоминалось в специальной литературе. Например, Ламберт достигал значительного сокращения потерь сухого вещества при опрыскивании зеленого солода замочной водой.

Повторное использование замочной воды при замочке ячменя с некоторым положительным действием на сокращение потерь при солодоращении получил И. Г. Лернер с сотрудниками.

С. П. Сташко и В. Е. Самойлова при обработке ячменя с нормальной прорастаемостью ячменной вытяжкой, полученной при температуре 15° С в течение 35 ч при соотношении воды и ячменя 2:1, установили заметное торможение процесса проращивания.

Гамберт также установил наличие в ячмене веществ, подавляющих прорастаемость зерна, которые он выделил из воды замочного чана; в ячмене, обладающем хорошей прорастаемостью, их оказалось меньше, чем в ячмене с плохой прорастаемостью. Смешивать зерно с разной прорастаемостью не рекомендуется, так как процесс соложения смеси, приготовленной в любых соотношениях, ухудшается.

Поллок с соавторами путем адсорбции на катионообменных смолах и последующего элюирования этиловым эфиром уксусной кислоты также выделил концентрированный материал, по- видимому, полифенольной природы, тормозящий прорастание ячменя. Дальнейшее разделение показало, что отдельные компоненты обладают разной интенсивностью действия, но все вместе осуществляют коммулятивное действие на рост зерна. Одна из феноловых кислот была идентифицирована с ванилиновой кислотой.

Установлено, что эта кислота неэффективна в ранней стадии прорастания ячменя, но оказывает специфическое действие впоследствии.

Для полного перевода экстракта ячменя в экстракт солода вполне достаточно трехдневного соложения. Дальнейший процесс в этом отношении большого значения не имеет. Вместе с тем он обусловливает потери сухих веществ на дыхание и образование ростков. Исходя из этого, можно значительно снизить эти потери. В настоящее время разработаны и уже начинают довольно широко применяться методы повторной замочки. Варианты этих методов различны, один из них состоит в том, что зерно сначала замачивают обычным путем до содержания в нем влаги 35-40%. Затем его проращивают в течение 3 сут и снова замачивают в воде при температуре 16-18° С без продувания. При этом содержание влаги быстро повышается до 50%, из которых 3-5% находится под оболочкой зерна и в ростках. После этого зерно оставляют без воды в течение 2-3 сут при подаче сильного потока охлажденного воздуха, а затем солод подвергают сушке.

Ростки в процессе повторной замочки отмирают, и прекращается связанное с их ростом дыхание, что ведет к сокращению потерь (от 8-10% до 4-5%), а дальнейшее повышение влажности благоприятно влияет на гидролитические процессы. Общая продолжительность срока соложения значительно сокращается.

Конечно, метод повторной замочки может быть усовершенствован путем комбинации его с применением веществ, обладающих активирующим действием в начальной стадии соложения, а в последующих стадиях ингибирующим действием, что позволит ускорить весь процесс соложения.

Из химических веществ, подавляющих рост зерна, следует упомянуть сернокислую медь, кумарин, бромистые соли.

Ламберт применял раствор медного купороса (80 г на 10 л воды для порции ячменя в 4 т) для опрыскивания зеленого солода пяти дней ращения. При этом он достигал небольшого повышения экстракта в солоде и уменьшения потерь в среднем на 1,5%. Однако автор отмечает некоторое понижение амилолитической активности и даже понижение стойкости пива.

Использование кумарина (ортооксикумарового ангидрида C₉H₆O₂) сначала широко приветствовалось. Однако вскоре авторы стали отмечать, что даже уменьшенная доза в 100 мг/л придает пиву неприятный вкус и запах, что связывалось с содержанием в пиве продуктов распада кумарина.

С большим эффектом И. Я. Веселов, В. А. Поляков, И. Г. Apсланбекова использовали свой вариант повторной замочки. При наиболее высокой конечной влажности зерна (48-50%), когда достигалось благоприятное влияние на гидролитические процессы в зерне, они добавляли в замочную воду различные соли CaCl₂, Mg(NO₃)₂, KMnO₄, KBr, KBrO₃ для ингибирования окислительно-восстановительных ферментов и роста корешков.

Наиболее эффективным оказалось применение CaCl₂ в 0,12%- ном растворе. Продолжительность солодоращения для получения нормального зеленого солода составляла 5,5 сут, а готовый солод характеризовался высоким качеством и содержал достаточное количество ферментов.

Бромат калия (KBrO₃) в противоположность кумарину, который тормозит развитие ростков и незначительно влияет на процесс дыхания, в основном подавляет дыхание, что тоже в итоге приводит к снижению потерь. Влияние бромата калия на соложение показано в табл. 51.

Таблица 51

Концентрация KBrO3 (при 2-й замочке), мг/кг	Экстрактивность солода, %	Потери сухих веществ, %
	78,6	9,1
	79,3	6,6
	78,3	5,0
	77,2	5,1

Бромат калия не оказывает влияния на вкус пива и другие его свойства, но благоприятно влияет на белковый распад ячменя.

Во всех частях растений содержатся ауксины, которые имеют высокую физиологическую активность. В настоящее время различают два ауксина: ауксин а, имеющий формулу C₁₈H₃₂O₅, и ауксин b C₁₈H₃₀O₄; оба ауксина являются высокомолекулярными одноосновными оксикислотами.

Ауксин а и ауксин b были получены из солода и кукурузного масла, из горчицы, льна, подсолнечника, а также из мочи человека.

Таким же активирующим действием на рост растительных клеток, как и ауксины, обладает вещество, имеющее совершенно другое химическое строение, - гетероауксин, представляющее собой β-индолилуксусную кислоту (C₁₀H₉NO₂):

Гетероауксин хорошо растворим в спирте, эфире, плохо - в воде, бензоле и бензине; обладает очень высокой физиологической активностью и применяется для стимулирования роста растений в виде калиевой или других солей.

Гетероауксин синтезируется (образуется) также микроорганизмами - дрожжами, плесневыми грибами и бактериями.

Из стимуляторов роста гибберелловая кислота в последнее время получила очень широкое распространение, и во многих странах производство солода ведется с применением этого стимулятора.

Еще в 1898 г. Хори обнаружил на японском рисе гриб Gibberella fujikurae, который выделяет вещество, поражающее растение. Это вещество, выделенное в чистом виде, оказалось состоящим из нескольких соединений, которые были названы гиббереллинами A₁ A₂ и A₃ и имели соответственно химические формулы: C₁₉H₂₄O₆, C₁₉H₂₆O₆ и C₁₆H₂₂O₆. Наибольшей активностью обладало третье соединение, которому было присвоено название гибберелловой кислоты. Структурная формула ее очень сложная, что является препятствием для получения гибберелловой кислоты синтетическим путем, и до сих пор еще получение ее осуществляется путем сложной обработки культуральной жидкости гриба Gibberella fujikurae.

Гибберелловая кислота повышает урожайность, сокращает сроки вызревания зерновых культур. Применяется она и в других областях сельского хозяйства.

Обширные работы проведены с ячменем при его соложении. Было установлено, что эффект добавления гибберелловой кислоты связан с сокращением времени проращивания и повышением активности некоторых ферментов.

На опытной установке солодоращения в Стокгольме было установлено влияние гибберелловой кислоты на выход экстракта, число Кольбаха, активность разных ферментов, на вязкость и белковую муть сусла.

Г. Ф. Ипатова, сравнивая качество солода, полученного в заводских условиях с применением и без применения гибберелли- на, установила, что разница в экстрактивности в грубом и тонком помоле была при применении гиббереллина значительно меньше. Амилолитическая способность выше (7,9 по сравнению с 6,23 г/ч на 100 г); аминного азота больше.

В результате многочисленных исследований в настоящее время разработаны режимы соложения с применением гибберелловой кислоты, установлены дозы, необходимые для получения максимального улучшения солода, годного для производства пива. Во многих странах налажено производство чистого препарата и гибберелловая кислота широко внедрена в процесс соложения ячменя.

Ниже приведены данные из обзорной статьи Бриггса по влиянию гибберелловой кислоты на продукты пивоварения:

Показатели	Эффект
Солод
Период соложения	Сокращается на 2-3 дня
Потери при соложении	Сокращаются на 0-4%
Экстрактивность	Повышается до 2%
Ферменты	Повышается активность α- и β-амилаз, β-гидрооксиметилцеллюлазы, каталазы, протеазы, пептидазы, трайсаминазы, инвертазы и др.
Цвет солода	Повышается
Растворимые азотистые соединения	Содержание увеличивается
Тепло, выделяющееся при соложении	Увеличивается
Сусло
Отношение сахара к несахару	Повышается
Редуцирующие сахара	Увеличиваются
Отношение аминного азота к белковому	Увеличивается
Общий растворимый азот	Увеличивается
Цветность	Повышается
Скорость брожения	Увеличивается
Конечная степень сбраживания	Понижается
Вязкость	Понижается
рН	Не изменяется или слабо понижается
Пиво
Вкус и запах	Соответствуют пиву, полученному из нормально растворенного солода
Пена	Не изменяется или слабо повышается
Цвет	Темнее
pH	Слабо изменяется
Содержание азота	Выше
Возможность помутнения	Понижается

Для орошения ячменей раствором гибберелловой кислоты оптимальной является стадия, когда зерно после замачивания набухает и длина корешка не превышает 1 мм. В этот момент создаются наилучшие условия для контакта веществ, реагирующих с этой кислотой.

Использование одной гибберелловой кислоты обычно приводит к некоторым потерям сухих веществ ячменя. Увеличение роста, вызываемое гибберелловой кислотой, повышает потери на дыхание и рост ростков. Эти потери оказываются больше той экономии в затратах сухих веществ, которая достигается при сокращении процесса солодоращения или в результате других преимуществ метода. Кроме того, солод приобретает некоторые нежелательные свойства из-за повышенной ферментативной активности, в особенности протеолитической, которая вызывает увеличение растворимости азота и потемнение солода. Чтобы устранить эти недостатки, предлагается вместе с гибберелловой кислотой применять бромистый калий, который сдерживает растворение белка, вместе с тем улучшая цитолитический распад.

Оригинальный способ ускорения солодоращения предложен Д. Г. Главинским, использовавшим физическое воздействие холода на солод четырехдневного ращения. Солод подвергают продуванию воздухом, имеющим температуру от -5 до -6° С, а затем через замороженный солод продувают теплый воздух (20-30° С). При замораживании его вследствие образования кристаллов льда происходит разрыв межкрахмальных стенок, что открывает доступ ферментов к крахмальным зернам.

К этому следует добавить, что во время обработки холодным воздухом солод подсушивается, а при оттаивании на нем конденсируется влага, которая при интенсивном продувании теплым воздухом испаряется. Все это позволяет значительно сэ- кратить весь процесс соложения.

Отлежка высушенного солода

Ростки свежевысушенного солода обладают очень большой гигроскопичностью и при увлажнении начинают размягчаться, вследствие чего освобождение от них уже становится затруднительным. Поэтому ростки необходимо удалять, когда солод еще теплый. Следует иметь в виду, что в ростках содержится алкалоид горденин, обладающий горьким вкусом.

Свежевысушенный солод содержит 2-3% влаги. При такой влажности солод является хрупким и при дроблении не дает нужного для процесса затирания помола, так как оболочка при этом распадается на очень мелкие частицы. Необходимую эластичность солод приобретает при более высокой влажности. Составные части оболочки являются коллоидными гигроскопичными веществами. Они способны набухать, поглощая небольшие количества воды, достаточные для достижения нормальной эластичности. Для этого необходимо, чтобы общее содержание влаги в солоде составляло 5-6%.

Свежеотсушенный солод ведет себя при дальнейшей переработке ненормально: сусло получается мутным, брожение такого сусла протекает замедленно, осветление зеленого пива не достигает нужного предела, а готовое пиво получается коллоидно-неустойчивым; указывается даже на недостаточное действие амилолитических ферментов. По-видимому, добавочные медленно протекающие биохимические и физические процессы при отлежке являются обязательными. Имеются наблюдения, что во время вылежки амилолитическая способность солода повышается.

Кислотность солода несколько увеличивается, что связано с действием кислотообразующих ферментов и переходом в растворимое состояние некоторых неорганических веществ.

Несомненно, при отлежке, когда зерно поглощает влагу, идет процесс набухания веществ солода: этот процесс, возможно, помогает структурным превращениям веществ солода.

Высушенный солод перед передачей его на хранение (после удаления ростков) должен быть охлажден примерно до 20° С. Хранение теплого, а в особенности горячего, солода влечет за собой самосогревание; солод сильно темнеет, теряет в значительной степени свою ферментативную активность; возможно даже самовозгорание.

В атмосфере высокой относительной влажности воздуха влажность солода может достигать 12%, в этом случае, помимо ненормального состояния оболочки, в солоде усиливаются нежелательные ферментативные процессы, которые могут привести к перерастворению солода и даже к высокой потере сухих веществ. Хранение солода в силосах является наиболее приемлемым.

Зародыш нормально высушенного солода не теряет своей жизнеспособности и продолжает дышать. Нильсен при изучении дыхания во время солодоращения установил, что дыхательная способность высушенного солода примерно такая же, как и ячменя. Количество выделяющегося углекислого газа за 1 ч от 1 г сухого вещества солода, полученного из разных сортов ячменя, находится в пределах 0,004-0,009 мг, в то время как 1 г сухого вещества ячменя, из которого был получен этот солод, выделял в тех же условиях 0,005-0,007 мг СО₂.

ГЛАВА III. ВАРОЧНЫЙ ПРОЦЕСС

Целью этого этапа технологии изготовления пива является получение сусла при возможно полном извлечении составных веществ солода и несоложеных материалов, обеспечивающих нормальное протекание последующих технологических этапов и необходимые органолептические свойства готового пива.

Только небольшая часть веществ размельченных затираемых материалов способна непосредственно после смешивания с водой переходить в раствор. Несравнимо большая часть их превращается в растворимые под действием ферментов, накопившихся в солоде во время предыдущего процесса - соложения. Вещества, перешедшие в раствор, образуют экстракт и тем большее количество, чем мельче раздроблен солод. Однако степень размельчения солода до состояния муки не может обеспечить фильтрации, которая является одной из основных стадий варочного процесса. Поэтому между степенью дробления и степенью полноты извлечения экстракта должны быть установлены определенные соотношения.

Дробление солода

При размоле солода для затирания требуется размельчать эндосперм до размера частиц, обеспечивающих максимальный выход экстракта при минимальном нарушении целости оболочки.

Размельчение подготовляет вещества солода к более тесному соприкосновению их с водой и ферментами. Структура солода, обладающего даже очень хорошим растворением, неоднородна и имеет более твердые, трудно поддающиеся дроблению участки зерна и участки, легко превращающиеся в муку. Особенно твердыми, резко сопротивляющимися воздействию вальцов, являются кончики зерен солода, находящиеся на противоположном от зародыша конце, где структурные формы зерна или не подверглись ферментативному воздействию, или в лучшем случае это воздействие не обеспечило полноты необходимого разрыхления. Раздробление солода не может быть однородным.

Необходим помол, в котором отдельные составляющие его фракции: шелуха, грубая и тонкая крупки и мука - должны быть в определенном соотношении. Эти фракции обладают различной экстрактивностью и различной способностью подвергаться воздействию воды и ферментов.

Грубая крупка, образующаяся из плохо разрыхленных частей зерна, с трудом пропитывается водой, содержит меньшее количество веществ, растворяющихся в воде, и с трудом подвергается ферментативному воздействию. Кроме того, в ней меньше содержится ферментов, чем в муке и тонкой крупке. Тонкое размельчение оболочки могло бы вызвать нежелательное извлечение веществ, вредных для качества пива. Оболочка содержит органические и неорганические вещества, которые сравнительно легко переходят в сусло и оказывают неблагоприятное влияние на вкус и цвет пива. Особенно легко измельчается (крошится) под действием вальцов оболочка солода с очень низкой влажностью.

Экстрактивные вещества солода извлекаются не только в процессе фильтрации, но и при последующем процессе выщелачивания, который тоже зависит от свойств образовавшегося фильтрующего слоя дробины. На степень извлечения экстрактивных веществ влияют три фактора: общая величина поверхности всех частиц помола, степень их набухания и плотность оседания при фильтрации.

Набухаемость отдельных частиц помола неодинакова; чем мельче помол и, следовательно, больше общая поверхность частиц, тем большее количество сусла может адсорбироваться дробиной. При выщелачивании водой сусло смывается с поверхности частиц легче, если они уложены в фильтрующем слое менее плотно; в этом же случае более эффективно протекает и диффузия экстрактивных веществ из отдельных частиц помола.

Применяемые методы затирания тоже в большей мере связаны с качеством помола. При более длительной и интенсивной обработке зерна во время затирания влияние качества помола сказывается не так сильно и, например, трехотварочный метод затирания допускает применение более крупного помола, чем инфузионный.

В настоящее время для дробления солода довольно широко стали применять метод мокрого дробления на двухвальцовых дробилках: солод увлажняют теплой водой до такой степени, чтобы оболочка набухла, а эндосперм зерна остался бы сухим. Последующее дробление позволяет сохранить оболочку солода наряду с тонким измельчением мучнистого эндосперма. Оболочка соскальзывает с эндосперма почти в целом виде и проходит через вальцы в неразрушенном состоянии. Это позволяет при затирании создать в фильтрчане очень рыхлый слой дробины. Тонкое измельчение эндосперма благоприятствует процессу набухания частиц помола и воздействию на них ферментов. Процесс затирания ускоряется, а выщелачивание нежелательных веществ оболочки значительно уменьшается.

Вода для затирания

Как уже указывалось выше, соли воды, являющиеся активными, могут быть полезными, способствующими повышению кислотности, и вредными, понижающими кислотность. Соли CaCO₃, MgCO₃ и Na₂CO₃, содержащиеся в воде, создают более высокий pH затора и получаемого из него сусла, что сопровождается следующими явлениями:

· подавлением деятельности ферментов;

· более сильным выпадением (удалением) фосфатов;

· понижением выхода экстракта;

· растворением веществ оболочки солода и несоложеных злаков, особенно в результате процесса выщелачивания; появлением темного цвета сусла; ухудшением бруха при кипячении сусла; повышением грубой горечи сусла и пива.

Подавление деятельности ферментов непременно сопровождается ухудшением извлечения экстрактивных веществ; при повышении pH происходит ослабление цитолитического и амилолитического распада; в особенности наносится ущерб протеолитической активности. Подавление активности фитазы и фосфатаз вызывает меньший переход в раствор солей фосфорной кислоты, которые необходимы для питания дрожжей. Кроме того, происходит образование избыточного количества нерастворимых фосфорнокислых солей магния и кальция, которые переходят в осадок и удаляются с дробиной.

Во время выщелачивания дробины pH промывных вод повышается, вследствие чего больше извлекается горьких и дубильных веществ из оболочки солода и несоложеных злаков, происходит образование легкорастворимых солей этих веществ, которые понижают в конечном итоге вкус пива.

Сусло приобретает более темный цвет, что зависит от более сильного выщелачивания дубильных и красящих веществ оболочек и более активного процесса меланоидинообразования, который при высоком значении pH протекает лучше.

Образование бруха при кипячении сусла имеет оптимум при pH 5,3, поэтому любой сдвиг pH в щелочную сторону сопровождается ухудшением выделения белков.

Горькие вещества хмеля хотя и легче растворяются при более высоком pH, но одновременно с этим накапливается больше молекулярно-растворимых горьких веществ, вкус которых более грубый и жесткий по сравнению с коллоидно-растворимыми горькими веществами, дающими нормальную, быстроисчезающую горечь.

Поэтому при избытке указанных выше солей все мероприятия, способствующие понижению pH затора, приобретают особенно большое значение.

Затирание

При затирании из размолотого солода или из смеси солода и несоложеного сырья при использовании воды определенной температуры должно переходить в растворимое состояние максимальное количество веществ затертых материалов. Катализируется этот процесс теми ферментными системами, которые накопились в солоде во время солодоращения и остались в нем после сушки.

Часть веществ солода уже подверглась ферментативному распаду при соложении, при затирании же величина распада белковых веществ увеличивается еще на 60-100%, а крахмала на 1000-1400%.

Первым этапом процесса затирания является смешивание дробленого солода с водой, при этом происходит растворение части веществ солода, способных переходить в раствор без участия ферментов, и набухание тех веществ, которые находятся в коллоидном состоянии. Из солода примерно 15-20% веществ могут быть подвергнуты непосредственному извлечению. Это главным образом сахара, которые составляют 7,5-10% сухих веществ солода, белки и продукты их распада-2,5-4,0%, пентозаны-1,0-1,5%, в том числе пентозы (ксилоза и арабиноза), пектин - 0,3-0,5%, дубильные и горькие вещества - до 0,4% и почти все неорганические вещества. Кроме того, в раствор переходят и ферменты.

Большая часть органических веществ солода и несоложеных материалов обладают коллоидным характером и, как гидрофильные коллоиды, они способны поглощать большие количества воды (крахмал до 70%, целлюлоза до 30%, а белковые вещества даже до 180%).

Условия, создающиеся при затирании, не для всех ферментов солода являются оптимальными. Обычно температурный режим затирания в основном строится, исходя из необходимости создания наиболее благоприятных условий действия амилолитических и отчасти протеолитических ферментов. В нем предусматриваются выдержка затора при температуре, наиболее благоприятной для превращения белковых веществ, выдержка для накопления мальтозы или декстринов и выдержка для полного осахаривания крахмала. При применении больших количеств несоложенного зерна вводится выдержка, благоприятная для действия цитолитических ферментов.

Распад углеводов

При затирании крахмал должен пройти три стадии: клейстеризацию, разжижение и осахаривание.

Следует отметить очень важный для пивоварения факт, что в присутствии амилаз температура клейстеризации крахмала значительно снижается. Как указывалось выше, клейстеризация ячменного крахмала заканчивается при 75-80° С, т. е. при температуре, когда действие амилаз уже в значительной мере подавлено и нормальный технологический процесс не мог быть осуществлен.

Снижение температуры клейстеризации в присутствии амилаз достигает величины 20° С; процесс клейстеризации идет одновременно с ферментативным воздействием на крахмал, что обеспечивает разжижение как сырого, так и оклейстеризованного крахмала и последующее его превращение в мальтозу и декстрины.