Обработка несоложеных материалов
Несоложеное зерно не подвергается предварительному процессу растворения, который значительно изменяет структуру зерна, вследствие чего отдельные составные части его легче подвергаются дальнейшим превращениям.
Ферментативные системы хотя и содержатся в несоложеном зерне, но при затирании действие их может проявляться лишь в незначительной степени.
В отличие от солода, в котором при сушке образуются специфические ароматические и вкусовые свойства, в несоложеных материалах, и в частности ячмене, эти вещества не накапливаются, и они такими свойствами не обладают.
При соложении ячменя неизбежны значительные потери ценных веществ зерна, в основном они используются на дыхание и на образование ростков. Применение несоложеных материалов с этой точки зрения экономически целесообразно, но только в том случае, если качество готового пива остается высоким.
Зерна крахмала солода после соложения освобождаются от цементирующих их веществ, доступ к ним ферментов облегчается. Изменения, происходящие в зернах, способствуют процессам клейстеризации и последующего разжижения, которое протекает почти мгновенно. Отварки нужны для крахмала, содержащегося в тех местах соложеного зерна (у его верхушечного конца), где растворение не достигло необходимого предела. Крахмал несоложеного зерна необходимо подвергать действию кипячения во всем зерне.
При использовании тонкого помола несоложеных злаков происходит более тесное соприкосновение веществ злаков с ферментными системами, но весьма недостаточно.
Крахмал несоложеных злаков клейстеризуется при температурах, которые снижают активность и даже инактивируют α- и β-амилазы, поэтому при совместном затирании солодового помола с помолом несоложеного сырья нельзя достичь нужного осахаривания, что ведет к значительным потерям - экстракта.
Крахмал предварительно должен быть оклейстеризован, поэтому затор из несоложеных злаков нагревают до температуры клейстеризации крахмала. Ho так как оклейстеризованный крахмал обладает чрезвычайно высокой вязкостью, то при подогревании он начинает подгорать на стенках или на змеевиках котла. Для предотвращения подгорания к клейстеризуемому крахмалу добавляют некоторое количество солода. В этом случае оклейстеризовываемый крахмал немедленно подвергается разжижению, что и происходит до тех пор, пока при повышении температуры не снижается действие α-амилазы. При последующем доведении температуры затора до кипения подвергается клейстеризации крахмал, не успевший еще оклейстеризоваться.
Дальнейшее превращение разжиженного и только частично оклейстеризованного крахмала происходит в заторе после смешивания несоложеной части с солодовой частью затора.
Как уже упоминалось, существует мнение, что белок, денатурированный кипячением, легче атакуется ферментами. В отношении чистых (изолированных) белков злаков это справедливо и подтверждается работами Г. И. Козловского. Однако, как показал тот же исследователь, в заторе, где, помимо белковых веществ, находятся и другие составные- части зерна, такое положение неверно, кипячение несоложеной части затора затрудняет ферментативный распад белка. Он уменьшается примерно в полтора раза. К этому следует добавить, что ускорение ферментативного распада происходит не только за счет ферментов, ' вводимых с солодом, но и в некоторой степени за счет действия ферментов несоложеного зерна. Если в несоложеном материале содержится мало белка, то при предварительной обработке следует применять белковую выдержку, которая позволяет повысить количество белка в растворе. При дальнейшей обработке после соединения несоложеной части затора с солодовой количество растворенного белка повышается незначительно. Если же перерабатывается несоложеное сырье с высокой белковистостью, то выгодно предварительную обработку несоложеной части затора доводить до кипения без выдержки при температуре, необходимой для белкового распада. Распад белков будет происходить при затирании после соединения несоложеной части затора с соложеной. Таким образом, несоложеный материал можно использовать для повышения качества сусла в тех случаях, когда затираемый солод изготовляют из ячменя с высоким содержанием белка и в сусле азотистые вещества находятся в избытке.
Конечно, преимущества подкисления затора остаются в силе и при обработке несоложеных материалов, тем более что несоложеное сырье несколько повышает pH затора и понижает буферность (табл. 65). Во всяком случае, снижение pH благоприятствует протеолизу. Разжижение оклейстеризованного крахмала правда, требует меньшего снижения величины pH; для α-амилазы оптимум pH лежит при более высоком значении, чем для протеиназ. После соединения несоложеной части затора, которая является фактически первой отваркой, с солодовым затором pH общего затора повышается примерно до 5,8. Это совпадает с изоэлектрической точкой растворимых азотистых веществ, благодаря чему выпадение коагулируемых белков достигает своего максимума, что, по-видимому, благоприятствует успешной фильтрации затора.
Применяя при затирании солод высоких кондиций, Н. В. Леонович успешно доводила количество перерабатываемых несоложеных материалов (ячменя и кукурузы) до 40%. Белковый и мальтозный составы полученного сусла были очень близки к составу сусла из одного солода.
Пенообразующие свойства сусла при применении несоложеного сырья были ярче выражены, чем при изготовлении сусла из одного солода. В сусле из смеси солода с кукурузой или ячменем пенообразующая способность его составляла (в условных единицах), от 38 до 39, а в сусле из одного солода - от 31,5 до 35.
В готовом высушенном солоде активность комплекса цитолитических ферментов небольшая, вместе с тем именно при действии этих ферментов структура солодового зерна становится рыхлой; если для этих ферментов создать наиболее благоприятные условия действия, то использование их при обработке несоложеных злаков при затирании могло бы оказать большую помощь.
Оптимум действия цитазы лежит при сравнительно низких температурах, и в практике пивоварения иногда применяется температура 35-45° С, но время действия ее ограничивается коротким сроком. Его нужно продлить.
Такой прием в технологии пивоварения получил название предварительного настаивания. Он в известной мере компенсирует процесс соложения, вследствие чего его называют искусственным соложением. Как известно, метод определения экстрактивности ячменя, применяемый в контроле пивоварения (метод Павловского), основан на предварительном настаивании ячменя тонкого помола с вытяжкой из солода, нормального по качеству. По содержанию экстракта в ячмене тонкого помола этот метод дает результаты, близкие к содержанию экстракта в солоде, полученном из этого же ячменя.
Предварительное настаивание, примененное при обработке несоложеных материалов, является весьма положительным фактором, так как оно позволяет получить сусло нормального состава и полнее использовать экстрактивные вещества несоложеного сырья.
Важным фактором при переработке несоложеных материалов является также введение в затор продуктов, содержащих комплекс цитолитических ферментов, в частности ферментных препаратов, богатых указанным комплексом.
Такими же свойствами обладает зеленый солод и высокоферментативный солод-диафарин, в котором цитолитичеекий комплекс обладает большой активностью.
Вполне естественно использование зеленого солода для обработки несоложеного зернового сырья. Как известно, в спиртовой промышленности этот метод положен в основу технологического процесса осахаривания. Практическое применение нашел он и в пивоваренной промышленности. Как на пример такого использования ферментного комплекса можно указать на работу Б. П. Беленко, который при помощи 4-5% зеленого солода, предварительно пропущенного через мясорубку, осахаривал затор с 35% несоложеного ячменя. Следует отметить, что при этом было использовано предварительное настаивание несоложеного затора с зеленым солодом. После смешивания полученного затора с затором, приготовленным даже из плохо растворенного солода, выдержки его при температуре 45° С, т. е. при температуре, наиболее благоприятной для действия цитолитического комплекса ферментов, и затирания с применением кипячения всей густой части затора, осахаривание достигалось в короткий срок (15-20 мин). При этом фильтрация протекала нормально и выход экстракта повысился.
Л. М. Рябченюк, изучая динамику гумми-веществ при соложении, приходит к выводу, что зеленый солод, содержащий почти полный комплекс ферментов высокой активности, является наиболее приемлемым и дешевым их источником. Цитазная активность его очень высокая, в том числе и эндо-β-глюканазная. При переработке 30% несоложеного ячменя полученное им пиво имело соответствующую полноту вкуса и хорошую пену.
При замене солода несоложеным зерном возникают отклонения от нормального вкуса и аромата, присущих готовому пиву. Обеспечение этих органолептических показателей пива в большой степени обусловливается ароматом и вкусом солода, образующимися при сушке. Английские авторы провели работы по применению несоложеных материалов и обработке их зеленым солодом. Они ищут пути коренного изменения технологии приготовления пива, стараясь возможно полнее использовать ферментные системы солода и заменить возможно большее количество солода несоложеными материалами. Гудзон указывает, что удовлетворительные результаты во вкусовом отношении английского эля были получены при применении 30% зеленого солода и 70% несоложеного ячменя. Он утверждает, что запах и вкус зеленого пива полностью устраняются при кипячении сусла с хмелем.
Заслуживает внимания использование при обработке несоложеного зерна разваривания под давлением при высокой температуре. Применяется оно довольно часто в практике зарубежного пивоварения. Основная цель такой обработки состоит в том, чтобы перевести крахмал зерна в растворимое состояние; в этом случае при последующем воздействии амилазы крахмал сравнительно легко осахаривается.
Крахмал зерна клейстеризуется, а затем переходит в растворимое состояние уже при температуре 120° С. В процессе разваривания происходит частичный гидролиз крахмала, в результате чего образуются декстрины и сахара. Ферменты, конечно, в этом процессе не участвуют; здесь происходит кислотный гидролиз за счет фосфорной и органических кислот, всегда содержащихся в зерне. К этому следует добавить, что при высокой температуре происходит частичное разложение жиров, которое сопровождается освобождением жирных кислот. Распад органических фосфорсодержащих соединений приводит к образованию смеси фосфатов, причем при наличии освободившихся жирных кислот накапливаются кислые фосфаты; кислая реакция среды повышается.
Имеются наблюдения о повышении образования декстринов в зависимости от продолжительности нагревания при давлении в 0,2 МПа:
| Длительность нагревания, мин | ||||
| Содержания декстринов, % на сухое вещество | 2,45 | 2,86 | 4,04 | 6,05 |
Сахара, содержащиеся в зерне, и сахара, образовавшиеся при постепенном нагревании его до высокой температуры, подвергаются распаду (в зерне из сахаров превалирует сахароза, содержание которой в ячмене может превышать 1%). При нагревании под давлением сахароза инвертируется.
Оксиметилфурфурол является весьма нестойким соединением и, распадаясь, образует органические кислоты (левулиновую и муравьиную):
В результате действия высоких температур происходят дегидратация и конденсация моносахаров, приводящая к глубокому распаду их:
Одновременно с образованием указанных органических кислот из оксиметилфурфурола протекает ряд побочных реакций, одной из которых является образование гумми-веществ, которые окрашены в желтый цвет, переходящий при дальнейшем нагревании в коричневый.
Дегидратация пентоз сопровождается образованием фурфурола, при разложении которого получаются те же продукты, что и из оксиметилфурфурола, кроме левулиновой кислоты.
Кроме того, редуцирующие сахара, реагируя с аминокислотами, образуют меланоидины.
Для условий пивоваренного производства при обработке несоложеных материалов под давлением должны быть подобраны такие температуры, чтобы получающиеся продукты распада не оказывали отрицательного влияния на вкусовые свойства пива. Нельзя отрицать, что путем применения термической обработки несоложеного затора можно в известной степени компенсировать недостающие в сусле и пиве солодовые вкус и аромат.
Г. И. Косминский использовал обработку под давлением не зерна, а несоложеной части затора (30-40% ячменной муки, предварительно подкислив ее молочной кислотой до pH 5,4) в течение 30 мин. При обработке он применил давление 0,25 МПа, что позволило поднять температуру до 138° С. '
Преимуществами указанной обработки несоложеного сырья по сравнению с обычно применяемой обработкой несоложеной части затора при кипячении (без давления) являются; повышение содержания в готовом сусле количества сбраживаемых сахаров (глюкозы и мальтозы); небольшое снижение количества декстринов, что повысило сбраживаемость сусла; некоторое увеличение количества растворимого азота, без изменения содержания и характера отдельных аминокислот; снижение вязкости и повышение выхода экстракта.
В готовом пиве сырой привкус несоложеного зерна не ощущался.
В настоящее время значительная замена солода несоложеным зерном становится неотъемлемым условием технологии в пивоварении, что позволяет значительно снизить расходы на изготовление пива.