Факторы, влияющие на процесс солодоращения

Технологические требования к проращиванию зерна характеризуются следующими показателями: температурой, при которой происходит проращивание зерна на отдельных стадиях; содержанием влаги в зерне; соотношением кислорода и диоксида углерода в слое зерна на отдельных стадиях проращивания; продолжительностью проращивания.

Температура. Холодное (12 – 16 °С) ведение процесса проращивания по всем показателям предпочтительнее теплого (выше 20 °С). Однако ячмени, выращенные в регионах с жарким и сухим климатом и содержащие белка выше

12 %, во второй стадии проращивания (на третьи – пятые сутки) могут быть хорошо растворены при температуре 18 – 22 °С. При получении темных солодов для достижения глубокого растворения также необходима высокая (20 – 23 °С) температура проращивания.

Пивоваренный солод является не только источником природных катализаторов – ферментов, но и сырьем, на составные вещества которого по-разному действуют эти ферменты. Так, при повышенной температуре проращивания можно получить солод с высокой ферментативной активностью, который при затирании очень медленно осахаривается (20 мин и более). Следовательно, для быстрого осахаривания затора необходима не только высокая амилолитическая активность солода, но и соответствующая подготовка крахмала и белков. Поэтому при выборе оптимального температурного режима проращивания – основного показателя, характеризующего качества получаемого солода, необходимо учитывать качество поступающего ячменя, способ его замачивания и степень аэрации слоя зерна кондиционированным воздухом в ходе проращивания.

Для получения светлого солода температура солодоращения не должна превышать 18 °С, а для получения темного солода допускается повышение температуры солодоращения (на последней стадии) до 25 °С. Получение темного солода при повышенной температуре солодоращения сопровождается более глубоким ферментативным распадом углеводов и белков зерна. Продукты этого распада – аминокислоты и моносахариды – в результате взаимодействия между собой при высоких температурах сушки образуют ароматические и красящие вещества – меланоидины.

Влажность. Жизненные проявления в зерне начинаются при влажности 30 %. Равномерность проращивания зерна достигается при влажности 40 %. Для полной активизации и желаемой степени растворения зерна требуется влажность 44 – 48 %.Эффективным способом проращивания ячменя является его увлажнение до 40 – 42 % и проращивание при температуре 17 – 18 °С в течение двух дней. Затем влажность зерна повышается до 45 – 47 % и в конце биологической фазы проводится охлаждение слоя до 10 – 13 °С. Этот режим проращивания благоприятствует быстрому росту и усиленному ферментообразованию.

Аэрация. Большой приток кислорода необходим в первый период проращивания, когда происходит наибольшая активизация и синтез ферментов. В дальнейшем (после 4 – 5 сут.) с помощью незначительной аэрации и вследствие накопления СО₂ следует создавать глубокий анаэробиоз, и останавливает рост и корешка и ростка и снижает потери сухих веществ. Таким образом, проращивание зерна можно поделить на два периода: первый характеризуется ростом зерна и накоплением ферментов, второй – торможением роста зародыша, дальнейшей активизацией основных ферментов и растворением определенного количества резервных веществ зерна.

При высоком слое проращиваемого зерна в пневматических аппаратах с интенсивной энергией роста требуется значительный расход воздуха на охлаждение и поддержание необходимой влажности проращиваемого материала. К тому же подача воздуха обеспечивает удаление образующегося при дыхании диоксида углерода и снабжает слой проращиваемого зерна кислородом.

Соотношение кислорода и диоксида углерода в слое зерна. В первые 2 – 3 дня проращивания это соотношение должно быть больше единицы, так как активация и образование ферментов возможны при достаточном количестве кислорода воздуха. Во второй период на стадии растворения наличие СО₂ (5 – 10 %) может притормозить быстрый рост зародыша и снизить потери сухих веществ. Содержание в слое 10 – 20 % СО₂ в конце проращивания равнозначно продлению проращивания при обычных условиях.

Продолжительность проращивания. Этот показатель зависит от типа солода, сорта ячменя, режимов проращивания и других факторов. С учетом технико-экономических и эксплуатационных показателей высокое качество солода (с необходимой степенью растворения и активностью ферментов) можно получить при оптимальном режиме в течение 7 сут. проращивания. При совмещении процессов замачивания, проращивания и сушки солода в одном аппарате технологический цикл проращивания сокращается до 5 – 6 сут., а общий цикл – до 7 – 8 сут. (вместо 9 – 10 с учетом сушки солода).

Типы солодовен

Солодовенный цех представляет собой помещение, предназначенное и оборудованное для приготовления солода. В солодовенных цехах проводят замачивание, проращивание и сушку солода. В лаборатории цеха осуществляют полный анализ готового солода и по его результатам определяют оптимальный режим производства из данного сорта зерна в промышленных условиях. В ходе солодоращения наблюдают за равномерностью, замачивания и сушки солода и совершенствуют технологический процесс его приготовления.

Солод, проросший при оптимальных условиях, имеет свежий огуречный запах. При наступлении анаэробного дыхания солод приобретает эфирный, яблочный запах. Основным признаком окончания проращивания является растворенность мучнистого тела зерна, о чем свидетельствует легкое растирание его между пальцами.

Пневматические солодовни. Для управления проращиванием зерна применяют механизированное пневматическое солодоращение, основанное на продувке через высокий (0,6 – 2,5 м) слой материала кондиционированного воздуха влажностью 100 % и температурой 10 – 12 °С. При этом обеспечиваются снабжение зерна кислородом воздуха, удаление диоксида углерода и других ингибирующих веществ, которые выделяются при проращивании, и достигается необходимое охлаждение слоя. Ворошение проращиваемого зерна в аппаратах осуществляется специальными шнековыми ворошителями. Пневматические прямоугольные аппараты вмещают 10 – 150 т зерна. Для обслуживания и контроля между двумя аппаратами предусмотрена площадка шириной около 1 м и длиной, равной длине аппарата (10 – 50 м). Аппараты снабжены каналами, по которым отработанный воздух с диоксидом углерода частично возвращается к вентилятору для повторного использования.

Пневматический аппарат для проращивания зерна (рис.3) имеет прямоугольную форму с открытой верхней частью. Проращиваемое зерно располагается горизонтальным слоем высотой 0,5 – 2,5 м на несущем ситовом поддоне.

Разравнивание, ворошение и выгрузка солода производятся шнековым ворошителем. Пневматический аппарат оснащается отдельным напорным вентилятором, системой охлаждения и увлажнения воздуха. Отношение ширины аппарата к длине выбирается с учетом обеспечения равномерного распределения воздуха и может составлять 1 : 8. Стенка аппарата высотой 1,2 – 3 м над ситом изготавливается из железобетона или кирпича.

Рис. 3. Пневматический аппарат для проращивания зерна

1 – ситовой поддон; 2 – шнековый ворошитель; 3 – корпус аппарата

Толщина стенок 0,15 – 0,20 м. На верхней части боковых стенок устанавливаются рельсы и зубчатые штанги для передвижения ворошителя. Высота подситового пространства аппарата составляет 1,6 – 2 м. Живое сечение плетенных из нержавеющей проволоки сит, на которых находится зерно, должно быть больше 20 %. Днище аппарата должно иметь уклон для стока воды в сборник. Выгрузка свежепроросшего солода из аппарата производится в течение 2 – 3 ч.

Пневматические солодовни с передвижной грядкой. В этих солодовнях (рис. 4) с помощью ковшового или шнекового ворошителя проращиваемое зерно через каждые 12 ч последовательно перебрасывается из одной секции в другую от замачивания до сушки солода.

Подситовое пространство аппарата с передвижной грядкой разделено поперечными перегородками на 14 – 18 секций, в которые из камеры кондиционирования поступает увлажненный и охлаждённый воздух. Вдоль продольных стенок аппарата уложены рельсы, по которым перемещается ворошитель, представляющий собой каретку с бесконечным ковшовым элеватором шириной, соответствующей ширине аппарата.

Рис. 4. Пневматическая солодовня с передвижной грядкой

1 – загрузочное устройство; 2 - воздуховод ; 3 – ковшовый ворошитель; 4 – разгрузочный шнек

Рис. 5. Аппаратурно-технологическая схема производства солода в

солодовне с передвижной грядкой

1 – замочный аппарат; 2 – моечный аппарат; 3 – пневматический аппарат; 4 – ковшовый ворошитель; 5, 8 – нории; 6, 13 – конвейеры; 7 – вертикальная солодосушилка; 9, 12 – бункер; 10 – росткоотбойная машина; 11 – автоматические весы; 14 – насос

При движении ворошителя ковши погружаются в проращиваемое зерно и перебрасывают его через каретку назад от готового свежепроросшего солода к вновь загруженному в аппарат замоченному зерну. Таким образом, проращиваемое зерно через 7 – 8 сут. постепенно перемещается от одного конца аппарата к другому, превращаясь в свежепроросший солод, который ковшовым ворошителем сбрасывается на ленточный конвейер. Аппараты снабжаются как отдельными, так и общими камерами кондиционирования.

Сушка солода

При сушке солода предусматривается снижение влажности материала с 50 – 40 до 3 – 5 % к общей массе и придание целевому продукту определённых качеств – специфических вкусу, цвету и аромата. Свежепроросший солод во время сушки претерпевает глубокие физические, физиологические и биохимические изменения, которые зависят от скорости обезвоживания, температуры сушильного агента, его влажности и условий сушки. Часть, содержащихся в солоде высокомолекулярных белков при сушке свертывается, что в дальнейшем благоприятно сказывается на процессе осветления сусла и пива. Ростки, придающие пиву неприятный горький вкус, при сушке становятся хрупкими и легко удаляются.

Вкус сухого солода обусловлен меланоидинами – окрашенными и ароматическими веществами, образующимися в результате химической реакции при высокой температуре между сахарами и аминокислотами.

Ферментативный гидролиз сложных углеводов и белков при сушке солода проявляется сильнее, чем при солодоращении, так как оптимальные температуры, повышающие ферментативную активность, находятся в пределах 40 – 70 °С. Повышение температуры сушки приводит к тепловой инактивации ферментов, то есть к денатурации и коагуляции белка фермента. Устойчивость ферментов зависит не только от температуры, но и от влагосодержания солода.