1.4 Способы интенсификации производства солода

Приготовление солода из ячменя низкого качества приводит к увеличению времени проращивания и повышению потерь сухих веществ. В солодовенном производстве для уменьшения периода солодоращения и потерь сухих веществ применяют активаторы и ингибиторы роста зерна.

Для стимулирования прорастания ячменя применяют специальные активаторы, которые более эффективны, чем вырабатываемые зародышем гиббереллиноподобные вещества (гиббереллиновая кислота и гибереллин).

Практическое значение из всех активаторов имеет гиббереллиновая кислота (ГК) [15]. Обработка зерна ГК усиливает поступление азотистых веществ в зародыш ячменя, способствует продуцированию в нем глютатиона и цистеина [16]. Находят применение так же молочная, феруловая и индолилуксусная кислоты, диаммонийфосфат, кумарин, соли поликарбоновых кислот и другие вещества.

Опыт применения ГК указывает, что ее следует вносить в последнюю воду для замачивания или обрабатывать ячмень после выгрузки из аппарата. Расход ГК составляет 0,15-0,25 мг/кг и может изменяться в зависимости от качества ячменя. При использовании ГК можно сократить продолжительность солодоращения почти на сутки и увеличить экстрактивность солода на 1,3 %.

При совместном применении молочной кислоты и диаммонийфосфата (ДАФ) замачивание ячменя проводят до влажности 42-43 %, а затем осуществляют проращивание по общепринятой технологии. Через 5-6 ч после начала проращивания ячмень опрыскивают водным раствором молочной кислоты (1,5-2,0 кг/т), а после 26-28 ч – водным раствором ДАФ (0,8-0,9 кг/т). При этом сокращается время приготовления солода и увеличивается его экстрактивности.

Для уменьшения потерь сухих веществ солода применяют вещества, ограничивающие рост, - ингибиторы. Они могут противодействовать чрезмерному развитию и влиянию ферментов. Ингибиторы используют прежде всего вместе с ростовыми веществами, причем процесс солодоращения безупречно управляется в соответствии с технологией посредством варьирования расхода обоих веществ – активатора и ингибитора.

В последнее время за рубежом в качестве ингибиторов стали применять бромид калия, бромат калия, хлорид кальция, хлорид натрия, формальдегид, нитрат магния и др.

На отечественных заводах при производстве солода способом перезамачивания (на стадии проращивания ячмень погружают на определенное время в воду, при этом наблюдается замедление или прекращение роста корешков, повышается влажность и растворимость эндосперма [17]) в качестве ингибиторов применяют хлорид кальция (1,0-1,5 г/кг) или бромид калия (0,15-0,20 г/кг) [15].

Действие активаторов способствует более быстрому образованию и накоплению ферментов, что может привести к перерастворению солода и большим потерям при солодоращении. Поэтому часто наряду с активаторами на определенном цикле солодоращения используют и ингибиторы. Так, для ингибирования роста корешков ячмень замачивают в теплой воде (25-40 ̊ С) в течение 1-8 ч, а затем добавляют гиббереллиновую кислоту (0,5 мг/кг). В этом случае сокращаются потери сухих веществ и время проращивания, получают солод хорошего качества.

На зарубежных заводах используют один из вариантов способа повторного замачивания, предусматривающий совместное применение теплой воды и гиббереллиновой

кислоты.

На предприятиях используют бромат калия (100 мг/кг) в сочетании с гиббереллиновой кислотой (0,25 мг/кг). При этом бромат калия оказывает двойное действие: ингибирует рост корешков и уменьшает степень растворения белка. Совместное применение этих веществ приводит к сокращению продолжительности проращивания, уменьшению потерь сухих веществ и улучшению качества солода.

За рубежом практикуется добавление 0,1 %-ного раствора формальдегида к последней воде при замачивании или орошение им проращиваемого ячменя, что способствует снижению содержания антоцианогенов в солоде, сокращению времени ращения и потерь сухих веществ.

Таким образом, активаторы и ингибиторы интенсифицируют процесс солодоращения, а для получения желаемого состава солода и сокращения потерь следует применять совместно активаторы и ингибиторы [15].

Применение ферментных препаратов [13]. С целью интенсификации солодоращения применяют ферментные препараты комплексного действия МЭК, Целловиридин Г20х и Целлюкласт 1,5Л. Мультиэнзимную композицию (МЭК) – смесь Амилосубтилина Г10х и Амилоризина П10х, а также Целловиридин Г20х и Целлюкласт 1,5Л используют для получения процесса растворения зерна из расчета 10 г препарата на 1т ячменя – для МЭК и 0,005-0,1 % для препаратов целлюлолитического действия.

Расчетное количество ферментного препарата предварительно растворяют в 5 дм³ воды, полученный рабочий раствор ферментного препарата добавляют в последнюю замочную воду, зерно хорошо перемешивают и оставляют на 6-8 ч, продувая через кажлые 2 ч воздух. Ферменты препаратов проникают в наклюнувшееся зерно через разрыв чехлика оболочки и ускоряют процесс разрыхления эндосперма.

Применение МЭК дает возможность сократить срок солодоращения на 1 сут при использовании ячменя 1 класса, а для ячменя 2 класса – улучшить качественные показатели получаемого солода. Использование целлюлолитических препаратов также повышает качество солода.

Метод перезамачивания ячменя при производстве солода [13].

В соответствии с данной технологией солодоращения замачивание зерна и начало проращивания проводят в замочном аппарате, оборудованном наклонными конусными ситами. Процесс ведется при температуре 18-20 ̊ С. После окончания дезинфекции зерно интенсивно перемешивают сжатым воздухом в течение 5-10мин каждые 3ч. После замачивания до влажности 41-42 % проводят проращивание зерна в течение 20-49 ч, продувая воздухом каждые 1-2 ч по 15-20 мин. Затем его заливают водой и добавляют раствор хлористого кальция (из расчета 1-1,5 г CaCl₂ или 0,15-0,20 г бромида калия на 1 кг исходного ячменя). Зерно оставляют в растворе на 3-5 ч при температуре 12-15 ̊ С, при этом влажность его в конце перезамачивания возрастает до 47-48 %. Затем зерго промывают и направляют в солодорастительный ящик на 48-72 ч, где проводят продувание зерна воздухом температурой 14-16 ̊ С, чтобы влажность его снизить до 41-45 %.

Общая продолжительность замачивания и проращивания при этом способе сокращается от 10 до 5-6 суток за счет активной аэрации, повышенных температуры и степени замачивания. При этом уменьшается потери экстрактивных веществ, а выход солода увеличивается на 2 %.

Однако способ перезамачивания, несмотря на простату технического решения, не обладает достаточной эффективностью с точки зрения целенаправленного воздействия на биохимические процессы, происходящие при замачивании зерна и дальнейшем его проращивании. Кроме того, использование повторной воды небезопасно в микробиологическом отношении. Вероятность повышения бактериальной обсеменности замачиваемого зерна требует дополнительного фильтрования, дезинфекции, осветления воды на сепараторе [18].

Все более широкое распространение в теории и практике солодоращения получает применение физических факторов воздействия на зерно.

Обработка ячменя в ультразвуковом поле с применением кварцевого преобразователя при частоте колебаний 800 кГц в течение 1-10 мин способствует увеличению энергии прорастания почти в 2 раза. Ультразвук активирует окислительно-восстановительное и другие биохимические процессы, происходящие в зерне при солодоращении, что приводит к сокращению сроков приготовления солода на 25 %.

Электромагнитные поля с высокой частотой (20-80 мГц) также при определенных режимах могут стимулировать рост зародыша, ускорять ферментативные процессы. Под действием электромагнитных излучений ионизируется воздух, образующийся ионы кислорода, азота ингибируют дыхательные процессы в прорастающем зерне.

При обработке ячменя в электрическом поле при напряжении 12,8 кВ и времени экспозиции 10 мин у ячменя наблюдается повышение проратаемости на 7-10 %. Такая обработка способствует лучшему растворению эндосперма зерна, интенсивному накоплению в нем ферментов. В результате воздействия ферменты освобождаются из связанного состояния, наблюдается увеличение их активности, а это приводит к ускорению ростовых процессов на ранних этапах развития зародыша.

Установлено, что кратковременное пропускание переменного электрического тока через зерновую массу в условиях, когда сила тока в пересчете на одну зерновку состовляет 4-5 мА, не вызывает нагрева зерна и способствуют увеличению активности основных групп гидролитических ферментов. При определенных режимах электроконтактной обработки из нестандартного зерна можно получить солод, по своим показателям приближающимся к солоду 2 класса, а из ячменя 2 класса – к солоду 1 класса [19].

При обработке зерна γ-лучами угнетается дыхание зерна, тормозится развитие микроорганизмов и на увеличение его ферментативной активности.

Концентрированная солнечная энергия положительно влияет на процесс проращивания ячменя и на увеличение его ферментативной активности.

Для интенсификации процесса солодоращения на оболочку зерна воздействует механически. Добиваются ее частичного удаления и более быстрого проникновения влаги внутрь зерна при замачивании. Это в 2 раза сокращает сроки замачивания ячменя, ускоряет весь цикл проращивания ячменя на 2 сут. Так, шелушение зерен положительно влияет на скорость растворения ячменя при проращивании и качество солода, особенно при добавлении гибберелловой кислоты.

При обработке ячменя спиртом в раствор из оболочек зерна переходят вещества, тормозящие рост зародыша. Они относятся к пигментам типа флавонов, играющих важную биологическую роль в регулировании окислительно-восстановительных процессов. Деятельность окислительно-восстановительных ферментов находится в обратной зависимости от активности гидролитических ферментов. Блокируя окислительно-восстановительные ферменты, можно добиться более высокой активности амилолитических и протеолитических ферментов. Это было использовано американскими учеными, применившим в качестве ингибитора дыхания ячменя метиловый, этиловый, пропиловый, и другие спирты.

Большое практическое значение имеет применение для интенсификации солодоращения микроорганизмов, вырабатывающих биологически активные вещества. Использование микроорганизмов или экстрактов из них присутствии буферных или восстанавливающих веществ дает возможность сократить солодоращение на 25 %, снизить потери солода до 7 %. В этом случае ячмень, предназначенный для солодоращения, обрабатывают суспензией чистых культур бактерий, вырабатывающих витамины, например желтопигментных бактерий рода Pseudomonas herbikola, чем повышают экстрактивность солода.

В замоченную воду можно добавлять экстракт, полученный из зимних почек (бузины, березы, тополя, груши и др.) или из зимних сухих шишек сосны. В результате во время проращивания зерна повышается диастатическая активность солода, задерживаются процессы роста и дыхания, что способствует уменьшению потерь экстрактивных веществ[16].

2 Характеристика сырья и готовой продукции

2.1 Ячмень

Для производства солода используют ячмень, разделяемый на два класса (табл.2.1) и удовлетворяющий требованиям действующего ГОСТа. [9]

Таблица 1. Свойства ячменя первого и второго классов по ГОСТу [9]

Таблица 2.1 - Свойства ячменя первого и второго ......

Показатель	Класс ячменя
	Первый			второй
Цвет	Светло-желтый или желтый			Светло-желтый, желтый или серовато-желтый
Запах	Свойственный нормальному зерну ячменя (без затхлого, солодового, плесневого запахов)
Состояние	Здоровый, не греющийся
Влажность, %, не более	15,0		15,5
Белок, %, не более	12,0		12,0
Сорная примесь, %, не более в том числе: вредная примесь в числе вредной примеси гелиотроп опушенноплотный и триходесма седая	1,0 0,2		2,0 0,2
	Не допускается
Зерновая примесь, %, не более	2,0	5,0
Мелкие зерна, %, не менее	5,0	7,0
Крупность, %, не менее	85,0	60,0
Способность прорастания, %, не менее (для зерна, поставляемого не ранее, чем за 45 дней после его уборки)	95,0	90,0
Жизнеспособность, %, не менее (для зерна, поставляемого ранее, чем за 45 дней после его уборки)	95,0	95,0
Зараженность вредителям хлебных запасов	Не допускается, кроме зараженности клещом не выше 1 степени

Крупность – отношение массы зерен ячменя – схода на сите с отверстиями размером 2,5 ×20 мм, к массе основного зерна анализируемой навески, выраженное в процентах.

Для оценки технологических качеств ячменя применяют показатели: натура зерна (масса 1дм³ зерна, выраженного в граммах), масса 1000 зерен воздушно-сухого ячменя в г или абсолютная масса зерна, то есть масса сухого вещества в 1000 зерен; способность прорастания, водочувствительность, мучнистость, содержание белка, пленчатость.

Способность прорастания (процент проросших зерен) определяют на 5 сутки проращивания в лаборатории. Этот показатель свидетельствует о степени пригодности ячменя к солодоращению.

Жизнеспособность – потенциальная возможность зерна к прорастанию. Ее определяют у ячменя, не прошедшего послеуборочное дозревание.

Водчувствительность характеризует снижение способности к прорастанию даже при небольшом избытке воды. Водчувствительность чаще проявляется для ячменя, выращенного в неблагоприятных, более влажных климатических условиях. Водчувствительность выражается разницей между количеством проросших зерен при оптимальных и избыточных количествах воды.

Мучнистость характеризует состояние эндосперма. Зерна могут быть мучнистыми, стекловидными и полустекловидными. Различают постоянную (остающуюся) и временную (проходящую) стекловидность. Ячмень с постоянной стекловидностью, как правило, содержит повышенное количество белка, трудно перерабатывается и дает пониженного качества.

Большое значение в технологическом процессе имеет пленчатость зерна, т. е. содержание цветочных пленок, состоящих их веществ, нерастворимых в воде и не поддающихся ферментативному гидролизу. Чем выше пленчатость, тем ниже экстрактивность. В пивоварении используют ячмени с пленчатостью не более 9% (на абсолютное сухое вещество).

Важнейшим технологическим показателем ячменя является экстрактивность, т. е. количество веществ, которые могут раствориться и при затирании перейти в сусло. В основном экстрактивность зерна обусловлена содержанием крахмала, некрахмальных полисахаридов и белковых веществ. Чем выше экстрактивность, тем меньше расход зерна на производство пива. [13]

Запах солода должен быть характерным, без дополнительных ароматов, без оттенка затхлости, плесени либо дыма. У темного солода он должен быть ярко выраженным, почти ароматным.