Поцессы при сушке солода

1.1. Понижение влажности

Для получения солода, пригодного для длительного хранения, влажность свежепроросшего солода (свыше 40%) следует понизить до 5% и менее.

Влагу удаляют путем пропускания через свежепроросший солод большого количества теплого воздуха.

При нагревании влажного свежепроросшего солода для сушки следует учитывать, что при высокой температуре и влажности уничтожаются все ферменты (они лучше противостоят высокой температуре при более низкой влажности). Поскольку ферменты необходимы в варочном цехе для расщепления различных веществ, важно, чтобы они сохранялись так можно дольше.

Для сохранения ферментов солод перед сильным нагреванием следует сначала подвялить.

При нагревании влажного крахмала образуется непригодный стекловидный солод. Температура не должна подниматься выше 50 °С до тех пор, пока влажность не снизится до 10-12%.

Медленное снижение влажности при температуре от 40 до 50 °С называют подваливанием.

1.2. 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.

Химизм образования меланоидинов и редуктонов. Факторы, влияющие на меланоидинообразование. Оптимальные условия меланоидинообразования.

Коагуляция белков. Инактивация ферментов. Изменение крахмала, сахаров, инвертного сахара, растворимого, коагулируемого белка, азота и жира.

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 — меланаидины. Наряду с этим соединением возникают продукты реакции дикарбониловых соединений и аминокислот, называемые альдегидами Штрекера. Совокупность этих имеющих различное, очень сложное строение соединений объединяется под названием продуктов реакций Майяра .

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 нагрузке на 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 реакции 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 33-50'С;

• поддержание более высоких температур при сушке в течение более короткого времени (при одинаковом НТК сушка к течение 3 часов при 85 °С = 5 часам при 8О °С), Значение НТК к солоде («конгрессное сусло») должно быть < 14.

При производстве темного солода наряду с температурой сушки решающую роль играют исходные для реакции Майяра вещества, образующиеся на этапе подвяливания.

При подпиливании при более высокой температуре и влажности можно получить пиво с приятным интенсивным солодовым ароматом. Образующиеся в темном солоде па этом этапе альдегиды Штрекера влияют на вкус темного пива позитивно, отличие их производства светлого солода, но иначе, чем в светлом пиве .

Так как при храпении темного солода и профиле аромата происходят изменения, то перед переработкой следует сто 2-3 месяца выдерживать. Таким способом получают пиво с сильно выраженным солодовым ароматом и высокой стойкостью вкуса.

1.4. 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 этои реакции незначительны.

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.

1.5. Образование нитрозаминов

Нитргоамииы (нитрозо-диметиламин, НДМА) — это канцерогенные вещества, образующиеся из аминов (аминокислот) и окислов азота при высоких температурах.

В настоящее время при сододоращепии образуется небольшое количество нитрозаминов.

1.6. Инактивация ферментов

Известно, что ферменты связаны с высокомолекулярными белковыми веществами. 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 а-амилазы, но затем она снижается. В конце сушки а-амилаза все еще имеет активность примерно на 15% выше, чем в с веже проросшем солоде .

При этом термочувствительная в-амилаза в сухом солоде снижает свою активность по сравнению со свежепроросшим солодом примерно на 40% .А 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.

Для химической фазы характерны образование аромата, частичная инактивация ферментов, коагуляция (свертывание) белков. Происходит также интенсивное образование меланоидинов — продуктов взаимодействия аминокислот с редуцирующими сахарами (сахарами, имеющими свободную карбонильную группу >С = 0 или гликозидный гидроксил — ОН). При меланоидиновой реакции образуются различные альдегиды (оксиметилфурфурол, ацетальдегид, метилглиоксаль и др.), придающие солоду приятный вкус и аромат. Конечные продукты этой реакции (вещества коричневого цвета) обусловливают цвет солода. Меланоидины обладают слабокислой реакцией и редуцирующими свойствами, способствуют пенообразованию, так как часть их находится в коллоидном состоянии.

Скорость реакции меланоидинообразования зависит от температуры, концентрации аминосоединений и редуцирующих сахаров, рН среды. С повышением температуры на 10°С константа скорости реакции увеличивается в 2-4 раза, а с увеличением концентрации компонентов, участвующих в реакции, в n раз константа скорости реакции растет в п². Интенсивность образования меланоидинов повышается с увеличением рН и при рН 7-8 достигает максимума. В пивоварении большое значение придается окислительно-восстановительным процессам, протекающим при сушке.

Во время химической фазы по сравнению с ферментативной фазой снижается активность ферментов: в-амилазы в светлом солоде до половины активности, в темном до 20% от первоначальной, пептидаз, соответственно - до 90% и 75%; гемицеллюлаз: эндо-в-глюканазы соответственно - до 95 и 55% и экзо-в-глюканазы до 40 и 25%; липазы - до 65 и 55%; фосфатазы - до 35 и 25%. Из оксидоредуктаз катал аза инактивируется почти полностью, пероксидаза значительно, а полифенолоксидаза - до 70% от первоначальной активности.

Влияние скорости обезвоживания и температуры сушки на изменение ферментативной активности солода.

В процессе сушки солода достигаются две цели: снижение влажности материала с 50—40 % до 10—13 % общей массы и придание в процессе термической обработки целевому продукту определенных технологических качеств — специфического вкуса, цвета и аромата с высокой ферментативной активностью. Следовательно, сушка солода не только сложнейший нестационарный процесс тепло- и массообмена, но и биохимический процесс.

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. Ферментативный гидролиз сложных углеводов и белков при сушке солода проявляется сильнее, чем при солодоращенни, т. к. оптимальная температура для высокой ферментативной активности находится в пределах 40—70 °С. Повышение температуры сушки приводит к тепловой инактивации ферментов, т. е. к денатурации и коагуляции белков ферментов. Устойчивость ферментов зависит не только от температуры, но и от влагосодержания солода. Поэтому при сушке температуру сушильного агента не следует поднимать выше 50 °С до понижения влагосодержания в солоде ниже 10 %. В зависимости от физиологических и биохимических превращений, которые происходят в солоде в процессе сушки и термической обработки, технологию сушки можно разделить на три основные фазы. Первая фаза— физиологическая,в течение которой продолжаются  биотехнологические процессы солодоращения, но при более благоприятных температурных условиях (40—45 С). Влажность солода изменяется до 30 %.

Ферментативные процессы, протекающие в солоде, способствуют его растворению. Физиологическая фаза продолжается 10—12 ч. Ускорить ее можно путем предварительного подвяливания свежепророешего солода перед сушкой и более интенсивной продувкой сушильным агентом в период сушки. Рост зерна наблюдается до тех пор, пока влажность слоя не достигнет 20 %, а температура не превысит 40 СС. Продолжают накапливаться ферменты, способствующие растворению эндосперма, которое проявляется увеличением количества низкомолекулярных продуктов распада крахмала, растворимого азота и расщеплением стенок клеток зерен крахмала. Вторая фаза— ферментативная длится 5—7 ч, за это время повышается температура сушильного агента до 70 °С, в результате чего жизненные процессы солода подавляются. Влажность его снижается с 30 до 10 %• При этом усиливается действие большинства гидролитических ферментов, т. к. оптимальная температура для них находится в пределах 40—60 °С.

Процессы расщепления под действием ферментов продолжаются до тех пор, пока снижение влажности и повышение температуры не приведут к их инактивации. Чем быстрее удаляется влага в период физиологической и ферментативной фаз сушки, тем менее энергично протекают биологические и ферментативные процессы в солоде, и тем меньше накапливается продуктов распада. Это способствует получению светлого солода высокого качества с небольшим содержанием ароматических и красящих веществ.

Нарушение режима сушки, т. е. воздействие на свежепроросший солод с большим содержанием влаги высоких температур, приводит к образованию высокомолекулярных гелей белков, которые заполняют поры мучнистого тела эндосперма и превращаются в плотную стекловидную массу.

Третья фаза— химическая,протекающая при температуре 70—80 °С (для светлого солода) и снижении влажности с 10 до 5 %• Продолжительность этой фазы зависит от скорости химических превращений, протекающих в солоде, и составляет 3—4 ч.

Причины образования стекловидного солода.

В воздушных сушильнях, везде применяемых на пивоваренных заводах, высушивание производят воздухом, предварительно подогретым в калорифере. Высота слоя солода в сушильнях (10—20 см) изменяется соответственно желаемому качеству солода .Продолжительность высушивания 16—48 часов, смотря по сорту солода, причем солод перелопачивают каждый час, а под конец через каждые 1/2 часа. Главная масса влаги выделяется при высушивании солода до 46°С; до этого предела повышение температуры должно производиться очень медленно, так как при быстром повышении ее в присутствии влаги разрушается диастаз и солод получается стекловидный, трудно измельчающийся; под конец или за 2—3 часа до этого повышают темп. солода до 65—112°С.

Стекловидность. Стекловидность определяют при помощи продольного разреза зерна. При этом содержание полностью стекловидных зерен должно быть не более 2%, а содержание мучнистых зерен — не менее 95%.

Образующиеся при гидролизе сахара и аминокислоты в условиях высокой температуры пропитывают эндосперм, и солод при сушке становится стекловидным.

Скорость сушки. Периоды удаления свободной и связанной влаги.

Зная скорость сушки, определяют продолжительность периодического процесса сушки или поверхность высушиваемого материала при сушке непрерывным способом и устанавливают габаритные размеры сушильных аппаратов.

В процесс сушки свежепроросший солод нагревают до температуры отсушки, поддержи-ваемой и течение 3-8 часов.

3 стадии сушки.

Стадия подвяливания

Благодаря большому количеству теплого воздуха влажность свежепроросшего солода медленно снижается до 12-14%, температура в нижнем слое солода не должна превышать 55'С. Более низкие температуры подвяливания и более длительное подвяливание при умеренных температурах дают больше продуктов расщепления жиров в сухом солоде и большую стойкость вкуса .

Стадия нагрева

На стадии нагрева происходит медленное повышение температуры солода до температуры отсушки при одновременном снижении влажности примерно до 5%.

Процесс отсушки — это поддержание температуры отсушки в течение 3-5 часов.

Сушка солода на вертикальных сушилках периодического и непрерывного действия. Сушка солода на горизонтальных сушилках.