Прерывание процессов прорастания и растворения
Проращивание завершают путем удаления воды, чем препятствуют дальнейшему росту корешков зародыша. В результате воздействия тепла при сушке большинство зародышей отмирает, так что солод перестает жить и дышать. Одновременно с прекращением прорастания заканчивается и растворение, прекращаются дальнейшие процессы расщепления, и солод можно рассматривать как пригодный для длительного хранения.
2.5.1.3. Образование красящих и ароматических веществ (реакции Майяра)
При повышенных температуре и сроках хранения прежде всего связываются низкомолекулярные продукты расщепления белков с сахарами в красящие и интенсивно ароматизирующие соединения - меланоидины. Наряду с этим соединением возникают продукты реакции дикарбониловых соединений и аминокислот, называемые альдегидами Штрекера (Strecker). Совокупность этих имеющих различное, очень сложное строение соединений объединяется под названием продуктов реакций Майяра(Maillard). (Реакция мелоноидинообразования описана Майяром в 1912 г. - Прим. ред.)
Реакции Майяра и их продукты нельзя дифференцировать без использования сложных аналитических методов. С другой стороны, в настоящее время известно, что именно эти продукты являются предшественниками веществ, которые наряду с другими вызывают в готовом пиве негативный «привкус старения».
Поэтому необходимо иметь представление о том, в каком объеме эти реакции уже прошли. Поскольку они протекают тем интенсивнее, чем выше температура и продолжительность процесса, то говорят также о термической нагрузкена солод, а позднее - на сусло или пиво. Совокупность образовавшихся в их ходе веществ объединяется в показателе тиобарбитуровой кислоты (ПТК).
Чем выше этот показатель, тем больше термическая нагрузка на солод, сусло или пиво.
Так как продукты реакций Майяра являются красящими и ароматическими веществами, то для пивоваренного производства желательно, чтобы у темного солода этих веществ было больше, а у светлого - как можно меньше.
Продукты реакций Майяра образуются из сахаров и аминокислот при повышенных температурах.
Если стремиться к тому, чтобы избежать образования этих веществ, то нужно не допустить образования их исходных продуктов предшественников или ограничить их образование до минимума. Поскольку сахара - важнейшие вещества для дальнейшей переработки, то следует стремиться к тому, чтобы хотя бы ограничить образование продуктов расщепления белков.
Для получения наименьшего содержания продуктов реакций Майяра существует несколько возможностей, а именно:
· применение сортов ячменя со склонностью к низкой степени растворимости белков;
· низкая степень замачивания;
· уменьшение подачи кислорода начиная с третьего дня проращивания;
· поддержание степени растворимости белков ниже 41%;
· подвяливание с начальной температурой 35-50°С;
· поддержание более высоких температур при сушке в течение более короткого времени (при одинаковом ПТК сушка в течение 3 часов при 85°С - 5 часам при 80°С). Значение ПТК в солоде («конгрессное сусло») должно быть < 14.
Существует определенная корреляция между произведением ПТК на степень растворимости белков и ожидающимся вкусом старения, обнаруженная исследователями для светлого пива
При производстве темного солода наряду с температурой сушки решающую роль играют исходные для реакции Майяра вещества, образующиеся на этапе подвяливания.
При подвяливании при более высокой температуре и влажности можно получить пиво с приятным интенсивным солодовым ароматом. Образующиеся в темном солоде на этом этапе альдегиды Штрекера влияют на вкус темного пива позитивно, в отличие от производства светлого солода, но иначе, чем в светлом пиве.
Так как при хранении темного солода в профиле аромата происходят изменения, то перед переработкой следует его 2-3 месяца выдерживать. Таким способом получают пиво с сильно выраженным солодовым ароматом и высокой стойкостью вкуса.
Образование ДМС при сушке
Диметилсульфид (ДМС) в светлом пиве содержится в количестве от 40 до 100 мкг/кг.
Содержание его в количествах более 100-150 мкг/кг придает пиву нежелательный овощной или травяной запах и привкус.
Существует три механизма образования ДМС:
· предшественник ДМС, С-метилметионин (СММ) при термическом воздействии разрушается и образует ДМС;
· свободный ДМС образует с кислородом диметилсульфоксид (ДМС-О), который затем определенные виды дрожжей или бактерий могут снова превратить в ДМС;
· серосодержащие аминокислоты могут превратиться в ДМС через реакцию Майяра. В количественном отношении результаты этой реакции незначительны.
С-метилметионин (СММ) как предшественник ДМС (DMS Precursor), обозначается также ДМС-П. Он образуется в процессе проращивания и под действием нагрева (сушки, затирания, кипячения сусла) распадается с отделением летучего ДМС. Этот ДМС очень чувствителен к окислению и под действием кислорода может окисляться, образуя «пассивный» предшественник - диметилсульфоксид (ДМС-О).
· ДМС-О имеет очень высокую температуру кипения и полностью переходит из солода в сусло. В редких случаях он превращается в ДМС дрожжами или бактериями.
· В противоположность этому «пассивный» предшественник С-метилметионин (СММ) не подвергается превращениям, а ассимилируется дрожжами.
ДМС, обнаруживаемый в пиве, является свободным ДМС, который
· не был удален при сушке или кипячении сусла или
· заново образовался путем расщепления СММ во время обработки горячего сусла в вирпуле.
На содержание ДМС очень сильное влияние оказывают исходные свойства ячменя и процесс солодоращения.
· От сорта ячменя сильно зависит содержание ДМС. Например, сорт Alexis имеет низкое содержание ДМС, причем озимые сорта ячменя содержат его всегда на 2 мг/кг больше, чем яровые.
· Заметное влияние на содержание ДМС оказывает место возделывание ячменя, а также год уборки урожая и климат данной местности.
· Влияние влажности проращиваемого материала выше уже обсуждалось (см. раздел 2.4.1.3.5): чем выше влажность, тем больше содержание ДМС-П, а также ПТК. Увеличивает содержание СММ и более сильное расщепление белков, а также повышение температуры проращивания.
· К повышению содержания ДМС-П ведет увеличение длительности проращивания.
· Повышение температуры подвяливания снижает содержание ДМС, но приводит к возрастанию ПТК.
· На содержание ДМС очень сильно влияет температура сушки. Температура сушки в 70°С недостаточна для его удаления. Даже при обычной температуре (80°С ) в течение 5 часов удаляется не весь ДМС.
В настоящее время рекомендуется применять прежде всего более короткое время сушки при повышенных температурах (3 ч при 85°С) с целью снижения термической нагрузки (ПТК). Однако следует также учитывать, что ДМС выделяется с дробиной и взвесями. Несмотря на это в сусло попадает еще достаточно большое количество ДМС, и его нужно будет удалять (см. раздел 3.4.1.9).
Образование нитрозаминов
Нитрозамины (нитргаодиметиламин, НДМА) - это канцерогенные вещества, образующиеся из аминов (аминокислот) и окислов азота при высоких температурах.
Поскольку со времени замены прямых способов отопления сушилок косвенными горячие газы, использовавшиеся для отопления и содержащие окислы (NOx), больше не проходят непосредственно через солод, в настоящее время при солодоращении образуется небольшое количество нитрозаминов. Предельным значением для их содержания сейчас является 2,5 мкг НДМА/ 1 кг солода. (По российскому законодательству - СанПин 2.3.2.560- 96 - не более 15 мкг/кг. - Прим. ред.).
Инактивация ферментов
Известно, что ферменты связаны с высокомолекулярными белковыми веществами (см. раздел 1.1.3.5.3). Под воздействием температуры при сушке, белковые вещества частично теряют свою структуру и денатурируются. Денатурация зависит от структуры белкового каркаса и поэтому она протекает у различных ферментов по-разному.
В первой фазе сушки (до температуры около 50°С) возрастает ферментативная активность амилаз, особенно α-амилазы, но затем она снижается. В конце сушки α-амилаза все еще имеет активность примерно на 15% выше, чем в свежепроросшем солоде (рис. 2.56).
При этом термочувствительная β-амилаза в сухом солоде снижает свою активность по сравнению с свежепроросшим солодом примерно на 40% (приведенные данные относятся к изготовлению светлого солода). У более чувствительных к температуре глюканаз потери ферментативной активности еще больше (у эндо-β-глюканазы потери составляют от 20 до 40%, у экзо-β-глюканазы - от 50 до 70%). В противоположность этому большинство термостойких ферментов, расщепляющих белки, увеличивают свою активность в процессе сушки на 10-30%.
Из числа липаз инактивируется частично липоксигеназа, так что в солоде еще сохраняется их значительная ферментативная активность.
Устройство сушилок
Для сушки необходим подвод теплоты, но поскольку солод лежит толстым слоем, на то, чтобы его высушить, требуется много теплого воздуха. В связи с этим «сердцем» сушилки являются системы отопления и вентиляции. В прошедшие десятилетия большие изменения произошли именно в тех способах, какими теплый воздух направляется через свежепроросший солод, и в том, каким образом при этом можно работать относительно рентабельно. Однако несмотря на все изменения, с технической точки зрения по-прежнему основным принципом процесса сушки остается его разделение на две стадии:
· в первой стадиипроисходит сушка свежепроросшего солода при различных температурах и влажности, соответствующих типу приготовляемого солода, эта стадия называется подвяливанием;
· во второй стадиитемпература повышается до температуры сушки, и солод высушивается, эта стадия называется сушкой.
Подобное деление на две стадии и определяет, как правило, техническое устройство сушилок.