1.2.4. Хранение ячменя

Рабочий или мастер, ответственный за солодоращение, должен заботиться о правильном складировании и хранении ячменя с учетом экономических и технологических требований. Различают хранение свежеубранного ячменя до окончания периода покоя и хранение готового к проращиванию и солодоращению ячменя до момента переработки.

Необходимую для солодоращения наибольшую энергию прорастания ячмень приобретает в ходе правильного хранения, которое в зависимости от свойств сорта и условий роста и созревания может длиться неделями. Состояние покоя - это естественная самозащита от прорастания зерен на стебле при неблагоприятных погодных условиях в период созревания и уборки ячменя.

Во время созревания ячменя на стебле низкомолекулярные вещества трансформируются в высокомолекулярные запасные вещества. Во время созревания ячменя на стебле происходит перестройка низкомолекулярных соединений в высокомолекулярные запасные вещества зерна. Большинство ферментов (прежде всего амилазы, сахаразы, целлюлазы, а также ферменты обмена веществ) в стадии полной, или «мертвой», спелости проявляют незначительную активность. Это объясняется тем, что гиббереллины, способные активировать деятельность ферментов, в стадии созревания содержатся еще в незначительных количествах или их действие блокировано специальными тормозящими рост веществами («дорминами»), например абсцизовой кислотой (ABA) некоторых терпенов. Если же в ходе дозревания или соответствующей обработки ячменя, направленной на прекращение периода покоя, тормозящие вещества и ингибиторы разрушаются или связываются, количество гиббереллинов возрастает, и процесс прорастания протекает в описываемой ниже последовательности (см. раздел 1.4.1).

Важную роль играют также плодовая и семенная оболочки, которые в стадии покоя препятствуют доступу кислорода к зародышу.

Процессы дозревания внешне проявляются в уменьшении содержания влаги в ячмене и выделении CO₂. При этом внутри зерна происходит ферментативное расщепление основных веществ и их превращение в растворимые субстанции, используемые для развития зародыша. За счет расходования основных веществ образуются небольшие полости, обусловливающие способность зерна ячменя к набуханию.

Период покоя может продолжаться от нескольких недель до нескольких месяцев и зависит от погодных условий во время созревания и уборки урожая, а также от сорта ячменя. Физиологические особенности прохождения периода послеуборочного дозревания в зерне непосредственно отражаются на формировании одного из основных свойств пивоваренного ячменя - водочувствительности, поскольку характеристики «периода послеуборочного дозревания» и водочувствительность неразрывно связаны между собой.

В основной период покоя при послеуборочном дозревании зерна его зародыш не готов к прорастанию даже при оптимальных условиях (доступе кислорода, температуре и влажности). Основной период покоя может быть прерван путем добавления 0,05 %-ного раствора сероводорода или раствора других тиолов, благодаря чему большое количество кислорода оказывается непосредственно в зародышевой части зерна, а также нагреванием ячменя или добавлением ростовых веществ, например гибберелловой кислоты. В Германии разрешены только физические методы прерывания периода покоя: нагревание, удаление цветковой, плодовой и семенной оболочек или их прокалывание вблизи зародыша.

Водочувствительность тесно связана со способностью зерна к набуханию, которая, в свою очередь, зависит от степени созревания зерна. При переувлажнении ячменя прорастаемость ячменя вследствие чрезмерного увлажнения зародыша прекращается. Водочувствительный ячмень хорошо прорастает в атмосфере кислорода; если цветочная оболочка удалена, зерна прорастают так же хорошо при наличии влаги и в обычной воздушной атмосфере. Эти данные свидетельствуют, что для проникновения кислорода в зерно главным препятствием являются именно цветочная оболочка и вода на поверхности зерна, однако в насыщенной воздухом воде водочувствительность не понижается. Нагревание может привести к улучшению только в том случае, если одновременно проводится сушка ячменя.

При надлежащем хранении ячменя энергия прорастания все в большей степени приходит в соответствие с абсолютной способностью к прорастанию. При этом следует также обеспечить способность к прорастанию на уровне более 96 % от первоначального. Как правило, водочувствительность достигает наибольшего значения в конце периода покоя и она ослабевает только после достижения максимальной энергии прорастания.

Ячмень в период послеуборочного дозревания и в последующий период хранения до переработки следует хранить без потери его свойств. Зерно, достигшее готовности к прорастанию, - не мертвая материя, которая может храниться в любых условиях, а живой организм, дыхание которого осуществляется по хорошо изученным законам. Анаэробное (интрамолекулярное) дыхание отрицательно действует на зародыш, который сначала отравляется, а затем отмирает.

Решающее значение для интенсивности дыхания имеют влажность и температура ячменя. Повышение влажности на 2 % увеличивает потери при хранении в 80 раз, а подъем температуры на 12 °С -лишь в 5 раз. Предельно допустимой влажностью, при которой хранение ячменя протекает без существенных потерь или изменений для зерна, считается 14-15 %. Предельно допустимая температура составляет около 15 °С. При температуре выше 18 °C существует опасность интенсивного развития микроорганизмов - плесневых грибов и бактерий, обусловливающих затхлый запах. Если при низких значениях температуры и влажности дыхательная активность ячменя и расход веществ незначительны, то при повышении его температуры и влажности происходит неблагоприятное изменение внутренних свойств зерна: активируется действие ферментов, зерно насыщается растворимыми продуктами распада и утрачивает твердость вследствие увлажнения и нагревания. Кроме того, в условиях недостаточной вентиляции концентрация выделяющегося CO₂ повышается, дыхание зерна все больше и больше переходит на анаэробный тип обмена веществ. В результате значительно снижается способность ячменя к прорастанию.

В существующих условиях уборки ячменя комбайнами решающее значение имеет как можно более раннее подсушивание/подвяливание ячменя с содержанием влаги более 15 %, с учетом того, что в странах континентальной Европы достижение требуемых низких температур раньше октября-ноября представляется проблематичным. Как правило, естественное холодное хранение возможно в период с ноября по март, в связи с чем весной целесообразно не перемешивать охлажденное зерно во избежание его нагрева. Перед закладкой на хранение ячмень необходимо предварительно очистить, так как семена сорных растений нередко оказываются более влажными, чем сам ячмень, что затрудняет его просушивание. Ячменная пыль способствует размножению микроорганизмов.

1.2.4.1. Искусственное охлаждение ячменя необходимо в случае недостаточной производительности имеющейся сушилки для просушивания ячменя сразу после уборки. Максимальная продолжительность хранения «без повреждения зародыша» составляет при влажности зерна 20 % и температуре 20 °С всего 9 сут, а при температуре 10 °С - уже 20 сут. Поэтому, если параметры влажного ячменя находятся в зоне риска, его необходимо срочно просушить или охладить. Ячмень с относительно низкой влажностью (14 %) во избежание повреждения зародыша через какое-то время также требуется охладить. Технология охлаждения ячменя предусматривает охлаждение зерна в вентилируемых хранилищах или в силосах (см. раздел. 1.2.4.4) до температур, соответствующих предусмотренному периоду хранения. Для этих целей подходят передвижные холодильные агрегаты, подключаемые с помощью соединительных элементов к вентиляционным установкам (при необходимости это позволяет проводить многократное охлаждение). При охлаждении зерна на 10 °С происходит снижение его влажности на 0,5 %. Продолжительность охлаждения 50-тонного силоса составляет в среднем 24 ч, причем охладитель воздуха должен быть рассчитан на производительность 1170 кДж (280 ккал) / 1 т в час, а часовой расход воздуха должен составлять около 25 м³/1 т.

1.2.4.2. Напольное хранение. Традиционное напольное хранение ячменя встречается все реже, так как оно требует очень большой площади (1,0-3,5 м²/т). Этот метод хранения позволяет за счет подбора высоты слоя и времени ворошения адаптироваться к уровню влажности ячменя и погодным условиям. При отсутствии механизмов для пневматического перемещения обработка хранящихся куч ячменя является очень трудоемкой. Чем больше влажность ячменя, тем в более тонком слое его необходимо хранить, постоянно следя за температурой бурта или грядок. Как и любой другой вид перемешивания, перелопачивание ячменя имеет целью охлаждение, проветривание и сушку зерна. Сушка и охлаждение осуществляются поступающим через открытые окна или жалюзи воздухом. Наружный воздух должен быть холодным и сухим (холоднее ячменя) - в этом случае при обдувании бурта холодный воздух нагревается и способен впитывать влагу и подсушивать зерно. Если же наружный воздух теплее ячменя, то от соприкосновения с более холодным ячменем он остывает и не оказывает подсушивающего действия. Точка росы может быть не достигнута, и зерно в этом случае отпотевает, в связи с чем целесообразно измерять влажность и температуру воздуха, используемого для подсушивания ячменя.

Устройство нескольких емкостей для зерна друг над другом позволяет скомпоновать их в виде ярусов поэтажного зернохранилища, в котором ячмень постепенно просыпается тонкой струей через отверстия в полу по распределительным листам на нижние ярусы.

При напольном хранении ячменя более толстым слоем (около 3 м) надежное напольное вентилирование обеспечивается по методу Ранка (Rank) с помощью открытой системы основных и вспомогательных трубопроводов с направляющими листами и колосниковыми решетками, оборудованными или воздуходувкой для кратковременной интенсивной аэрации, или роторными установками для длительного слабого вентилирования.

Деревянные полы из-за их пожароопасности и низкой несущей способности вытеснены железобетонными полами.

Для уменьшения площади хранения существует возможность хранения ячменя в толстом слое (в закрытых силосах высотой 16-40 м). При большой высоте слоя отведение влаги и аэрация ячменя становится невозможной, и таким образом, на хранение может закладываться лишь подготовленное к хранению зерно, влажность которого не превышает 12 %. При большой высоте силоса опасаться давления массы зерна на нижние слои не следует, так как начиная с высоты 10 м давление насыпной массы ячменя перераспределяется на стенки силоса.

Прежде силосы делали деревянными, и их преимуществами были плохая теплопроводность и проницаемость для продуктов обмена веществ, однако как и у деревянных полов, недостатками таких силосов являлись пожароопасность, сложность поддержания чистоты и низкая несущая способность.

1.2.4.3. Железобетонные силосы получили наиболее широкое распространение - они огнестойки, обеспечивают хорошее использование площадей, характеризуются большой вместимостью и требуют небольших эксплуатационных затрат. Недостатком таких силосов является необходимость возведения мощных фундаментов и необходимость обеспечения затвердевания бетона с последующим тщательным просушиванием. Силосовый корпус состоит из отдельных железобетонных силосов прямоугольного сечения, а с увеличением высоты - шести и восьмиугольного. Для обеспечения полной выгрузки зерна днище имеет коническую форму (с углом 39°). В сочетании с горизонтальным и вертикальным транспортным оборудованием это позволяет перемещать материал без дополнительных трудозатрат. Вместимость одной ячейки силоса рассчитывают примерно на 1 партию ячменя.

Вместимость силосов солодовни по ячменю и солоду должна обеспечивать 80-100 % годового производства.

В целях сокращения затрат на сооружение бетонных силосов изготавливают небольшие сборные силосы, причем плита основания, образующая фундамент и имеющая форму воронки, служит также для монтажа транспортеров. Силосы без подвального помещения даже для крупных установок обходятся значительно дешевле. Внешние и поперечные стенки устанавливают на ленточный фундамент, днище корпусов помещают на гравийную подушку с уклоном 39°. В узком канале обслуживания устанавливают горизонтальный транспортер. Экономия средств на сооружение таких сборных силосов составляет 20-30 %. Существенные преимущества дает применение сборного железобетона.

1.2.4.4. Силосы из стальных листов отличаются повышенной прочностью при сравнительно небольшой толщине материала. Так, средняя толщина стен стальной ячейки диаметром 5 и высотой 30 м составляет 5 мм, тогда как толщина железобетонной стенки при тех же характеристиках силоса - 15 см. К тому же вместимость железобетонного силоса при тех же наружных размерах на 12 % меньше, чем стального. Наиболее выгодное с экономической точки зрения отношение диаметра к высоте составляет 1 : 5 - 1 : 1 0 . При возведении круглых силосов для лучшего использования объема между ними можно располагать дополнительные ячейки. Хорошая теплопроводность материала способствует образованию конденсата, поэтому допускается хранение только предварительно просушенного ячменя. В силосах данного типа ячмень необходимо периодически перемешивать. Проведение такой операции целесообразно на всех типах силосов (в том числе из сборного железобетона) во избежание образования очагов нагревания ячменя и возникновении затхлого запаха. При перемешивании ячменя одновременно происходит его вентиляция, особенно когда при транспортировке зерно снова подается на аспирационную установку.

Вентиляция силосов затруднена из-за расположенного выше столба зерна. В небольших силосах существует возможность нагнетать воздух снизу через зерно. Для силоса высотой 25 м требуется расход 80 м³ воздуха/т в час при давлении 4,9 кПа или 500 мм вод. ст. Более крупные силосы вентилируют горизонтальным способом, осуществляя подачу воздуха по воздушным каналам, проложенным в стенках силоса с определенным интервалом. Вентилирование зерна разрешается производить только тогда, когда атмосферный воздух холоднее вентилируемого зерна. При хранении отводимый при загрузке силоса или в процессе вентилирования воздух необходимо обеспыливать. На крупных силосах отводимый воздух направляют на обеспыливающие установки, а на небольших предприятиях его подводят к системе обеспыливания установок очистки и транспортеров.

У крупных силосов необходим тщательный контроль температуры на разной высоте; лучше всего для этого подходят зонды или щупы, показания которых выводят на центральный пункт управления силосом. Если в течение 48 ч в каком-либо слое температура повышается на 2 °С, то зерно следует перемешать, отбирая при этом пробы для определения влажности, способности к прорастанию и энергии прорастания.

На центральный пульт управления силосом выведены выключатели транспортеров и установок очистки, а также приборы световой сигнализации. Последовательное выполнение команд и система блокировки (при неправильной регулировке) предотвращают смешивание партий заложенных на хранение материалов (например, ячменя и солода).