Процеси при замочуванні зерна

Після потрапляння зернівки у воду розпочинається процес дифузії води в середині зерна за рахунок різниці концентрації води ззовні і в середині зерна. Квіткова оболонка на початку замочування є непроникненою і вода потрапляє в зернівку через капіляри зародкової частини, яка не покрита цією оболонкою. Згодом деякі речовини м'якинної оболонки вимиваються і вона стає проникною. Тоді через всі три оболонки вода починає рухатися в середину зернівки. Найбільший вміст вологи таким чином є в зародковій частині, а найменший в середині і в кінчику зерна (зародок має вологість 68 – 75%, середина – 78%, кінчик – 39 – 40%).

При проникненні води вона поглинається такими речовинами як гумі-речовини, крохмалем, клітковиною (відповідно 800%, до 70%, до 30%). При досягненні 40% вологості проникнення води значно уповільнюється. В спиртовому виробництві на цьому замочування і закінчується. Зерно за рахунок поглинання вологи набухає, збільшується в розмірах.

Частково відбувається крім набухання і розчинення окремих поживних речовин.

З появою вільної вологи і розчиненням поживних речовин, вони рухаються до зародка і розпочинається активна діяльність зародка. Завдяки розчиненню ферментів, що є в зерні у зародку у вільному стані, з потоком води вони рухаються до ендосперму і розпочинається гідроліз складових частин зерна. Зворотнім потоком розчинені гідролізовані речовини рухаються до зародка. Зерно починає інтенсивно дихати і проростати завдяки наявності поживних речовин. Це біохімічний процес, який стимулюється ферментами.

Під час замочування необхідно забезпечити аеробні умови для того, щоб зерно нормально проростало. В разі недостатньої кількості О₂ розпочинається анаеробний тип дихання із накопиченням СО₂ і етилового спирту, деяких інших речовин, що може привести до загибелі зародка або слабкого його розвитку.

Хоча під дією ферментів, що є в зерні, і відбуваються процеси гідролізу різних речовин, проте значних змін в хімічному складі зерна не відбувається.

На швидкість замочування впливають наступні фактори.

Температура. З підвищенням температури швидкість замочування зростає, проте зменшується кількість розчиненого кисню у воді. Це може сприяти швидкій витраті кисню у воді і появі анаеробного дихання. В такому випадку треба збільшувати аерацію водно-зернової суміші при замочуванні. Як правило використовують температуру 15-20 ºС для ячменю, для проса 25-30 ºС. При підвищенні температури зростає імовірність розвитку сторонніх мікроорганізмів.

Твердість замочної води і її лужність. В твердій воді швидкість замочування зменшується, а в лужній - підвищується.

Розмір зерна . На швидкість замочування впливає розмір зерна. Відомо, що крупні зерна замочуються повільніше, ніж мілкі. Тому, як правило, прагнуть на замочування подати зерно одного розміру. На пивоварних заводах І і ІІ сорт замочується окремо від ІІІ сорту.

Сорт і вид зерна, кліматичні умови його вирощування. Відомо, що голозерні культури замочуються швидше, залежить швидкість і від сортів зерна. а також зерно, яке вирощено в сухому кліматі замочується повільніше.

Замочування зерна на солод проводять в спеціальному відділенні замочування, яке розташовують у солодоростильному цеху (відділенні), в замочному апараті. Апарат має циліндро-конічну форму, в середині є барботери для подачі повітря, центральна труба із відбивним ковпаком і м.б. у верхній частині форсунки для води, центральна труба – ерліфт, є також коробка із ситом для зняття сплаву.

Використовується декілька способів замочування: повітряно-водяний, зрошувальний, в потоці води і повітря і повітряно-зрошувальний.

Найстаріший, який до сих пір використовується для замочування невеликих об'ємів зерна на спиртозаводах – повітряно-водяний.

Замочування проводять в такому порядку.

В пустий чистий продезінфікований апарат набирають воду ½ апарату і засипають зерно разом з рештою води. Потім по повітряній трубі подають повітря в центральну циркуляційну трубу – ерліфт, який має відбивний зонт. Зерно разом із водою, повітрям рухається в гору, перемішується, відмивається від бруду і падає від зонта вниз і так 10-15 хв. Потім зерно залишають на 30-45 хв. для попереднього змочування і видалення пухирців повітря із поверхні і далі проводять миття, подаючи воду знизу. Брудна вода витискається чистою водою знизу вгору і разом із сплавом (легкими домішками) стікає в сплавний короб (корзину). Подача води триває до того часу, доки в зливний короб не піде чиста вода. Після цього подачу води припиняють і зерно на 4-6 годин залишають під водою. Перша операція має назву: миття зерна та зняття сплаву, а далі – водяна пауза. Під час водяної паузи і відбувається замочування. Для забезпечення зерна киснем кожної години приблизно 5 хв. через барботери подається повітря для забезпечення видалення продуктів обміну зерна і подачі кисню.

Через 4-6 годин вода випускається і зерно залишається на 2-3 години на повітрі – повітряна пауза; під час повітряної паузи також кожної години проводять продування через барботери повітря від компресора, що дозволяє забезпечити зерно О₂ та видалити продукти обміну. Потім набирають другу замочну воду (знов проводиться водяна пауза 4 год.). В другу замочну воду вносять для дезінфекції зерна антисептик, найчастіше хлорне вапно 300 – 400 г на 1 т зерна (в пивоварінні антисептик вносять в першу воду), можливо використання КМnO₄ (розчину), гашеного вапна, а також можливе внесення на стадії замочування стимуляторів росту. Витримку проводять знову 4-6 год., далі наступає повітряна пауза. Всього проводять для ячменю, пшениці, вівса 2-3 паузи, а для жита 1-2 паузи, для проса також 2-3 до досягнення вологості 38-40%. Тривалість замочування для ячменю, пшениці, вівса – 18-20 год., жита 12-14 год., а для проса – 22-24 год. Просо замочують при t= 25-30ºС до вологості 35-38% (просо є теплолюбива рослина). Цей спосіб не забезпечує строго аеробних умов при замочуванні великих партій зерна (20-30 т).

При досягненні потрібної вологості зерно разом із водою вивантажується, апарат миють і дезінфікують.

Зрошувальний спосіб характеризується тим, що замочний апарат обладнують зрошувальними пристроями у верхній частині замочного апарату. Можливе встановлення на лінії подачі води аератора.

Замочування проводять в такому порядку. Спочатку проводять миття і зняття сплаву як і в повітряно - водяному способі і в цю воду вводять антисептик після миття зерна. Після дезінфекції воду видаляють і включають подачу води на зрошувальний пристрій. Зрошування проводиться за спеціальним графіком, але частіше 10-15 хв. кожного часу до досягнення потрібної вологості. За цим способом скорочується тривалість замочування, якість солоду вища.

Повітряно-зрошувальний спосіб – найбільш поширений на спеціалізованих солодових заводах. Він має найбільш складну схему та режим замочування, але забезпечує аеробні умови на протязі всього процесу замочування, зменшується тривалість замочування і наступного пророщування. Процес замочування відбувається за такими етапами: миття зерна, зняття сплаву і дезінфекція зерна проводиться зразу, а потім після витримки зерна під водою приблизно 4год., вода зливається і далі за графіком проводиться зрошування зерна. Кожної години проводиться продування стисненим повітрям по 5 хв., а також раз за годину через зернову масу, коли вона без води, просмоктують вакуум насосом атмосферне повітря, відсмоктуючи СО₂ із нижньої частини. Може бути ще повторена і водяна пауза.

Тривалість замочування за цим способом скорочується, а також скорочується і потім тривалість пророщення, оскільки аеробні умови при замочуванні практично не ведуть до затримки розвитку зародка навіть при водяній паузі.

Замочний апарат при цьому способі замочування обов’язково повинен бути обладнаний зрошувальними пристроями, а також в схему включається вакуум-насос.

Замочування в потоці води і повітря – спосіб, який використовується рідко, але дуже вдалий при замочуванні жита.

Замочування проводиться у звичайному апараті. Приймання і миття, зняття сплаву проводиться, як і при всіх інших способах замочування, але апарат немає барботерів і не проводять дезінфекцію зерна. Перед замочним апаратом ставлять аератор, куди в потік води подається чисте повітря. Насичена киснем вода весь час рухається через шар зерна і видаляється через сплавну коробку. На поверхні води над зерновою масою спостерігається ефект "кипіння".

Переваги способу полягають в тому, що забезпечуються аеробні умови, прискорюється процес замочування і зерно не злежується (не ущільнюється), що є особливо характерним для жита.

Температурні режими при всіх способах однакові: t_{зам. вод.} = 15-20ºС (для ячменю, жита, пшениці); t_{зам. вод.} = 25-30ºС (для проса). Тривалість для замочування ячміню -18-20 г, жита 16-18г, проса 22-24 год (для повітряно-водяного способу).