книги из ГПНТБ / Колотуша, П. В. Интенсификация солодовенного производства

Д/ — средняя разность температур циркулирующе­ го воздуха и холодильного агента;

т — общая продолжительность замочки и раще­ ния солода.

Составляем уравнение теплового баланса

Qi + Q2 + Q3 + = Qs V + H- Qs-

Общий расход воздуха на проветривание солода

45% из каждой тонны очищенного ячменя принимается равным 1,5 т; сырого солода влажностью 43%—1,4 т; потери сухих веществ на дыхание — 57 кг (S = 57);

б) параметры воздуха: кондиционированного /1=12°С; (рг =98%; отработавшего /2 =16° С; <р2 =85%;

в) удельная теплоемкость влажных продуктов (ког­ да влажность продукта выражена в % к общей массе)

время ращения принимаем 16° С, а температуру в помещении над поверхностью солода 14° С.

ж) коэффициент теплоотдачи с открытой поверхнос­ ти солода принимаем равным 7 Вт (м2 • К);

з) теплосодепжание воздуха

/= 1,003/ + 1,88/%+ 2500% кДж/кг,

где % — влагосодержание 1 кг воздуха, насыщенного паром, кг/кг.

123

5. Расход воздуха за весь период соложения

где р — плотность кондиционированного воздуха, кг/м3 (р—1,23 кг/м3 при / = 12° С и ср=98%).

6. Производительность вентилятора для суточного ращения

где 2,3 — коэффициент неравномерности нагрузки на вентилятор (с учетом неравномерного выделения тепла при солодоращении производительность вентилятора необходимо брать в 2,3 раза больше среднечасовой); 5 — число дней проращивания солода.

7. Количество тепла, которое необходимо отнять от воздуха при его охлаждении в воздухоохладителе

<3 = vBP (H — í2),

где и /2 — энтальпия воздуха, поступающего в воздухоохладитель и выходящего из воздухоохладите­

трубами. Принимается в зависимости от температуры кипения агента и скорости воздуха или рассчитывается.

9. Расчет сушильного агрегата.

124

Как уже указывалось, в одном и том же изолиро­ ванном пневматическом ящике последовательно осу­ ществляются основные технологические процессы про­ изводства солода, в том числе и завершающий про­ цесс — сушка.

Сушка солода проходит при определенном темпера­ турном и влажностном режиме и оптимальных энерге­ тических затратах.

Первый период сушки рекомендуется проводить при минимально допустимой температуре сушильного агента и максимальной его влажности. Затем процесс становится более жестким — идет удаление влаги из внутренних слоев зерна. Температура сушильного агента доходит до предельно допустимой для данного процесса. Количество удаляемой влаги в этой стадии незначительное. Температура солода почти достигает температуры сушильного агента.

Для уменьшения энергозатрат рекомендуется ре­ циркуляция отработанного сушильного агента снова на сушку, тогда процесс сушки проходит в более мягком режиме.

Для расчета сушильного агрегата следует опреде­ лить следующие величины:

а) количество масс сырого солода в ящике

Gì = /1,4;

G = LBHp кг,

ность сырого солода; б) количество удаляемой влаги

где wr и w2 — начальная и конечная влажность соло­ да к общей массе;

125

Глава IV

ПРОИЗВОДСТВО КАРАМЕЛЬНОГО СОЛОДА И МЕЛАНОИДИНОВОГО КОНЦЕНТРАТА

При производстве темных и специальных сортов пива красящих и ароматических веществ, находящихся в светлом солоде, оказывается недостаточно и возника­ ет необходимость в применении темного (карамельно­ го) и других видов специальных солодов — меланоидинового, красящего и rh-солода.

В отечественном пивоварении в основном применя­ ется карамельный солод, но его производят еще крайне недостаточно.

Применяемые установки для приготовления ка­ рамельного солода несовершенны, малопроизводитель­ ны, устаревшие.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОИЗВОДСТВУ КАРАМЕЛЬНОГО СОЛОДА

Приготовление карамельного солода состоит из двух стадий: подготовки исходного материала и его обжаривания. Исходным материалом, как уже ука­ зывалось, может служить как сухой светлый солод, так и сырой четырех-, пятидневного ращения. Но как в первом, так и во втором случае весьма важное значение имеет качество перерабатываемого ячменя. Предпочтение отдают ячменю с повышенным содержа­ нием белковых веществ. Ячмень должен обладать высокой прорастаемостыо, а зерна должны быть оди­ наковых размеров.

Целью подготовки солода к обжариванию является накопление максимального количества продуктов гид­ ролиза белковых веществ — аминокислот и низших

127

пептидов и углеводов — простых сахаров как исходных продуктов для образования меланоидинов, от коли­ чества которых в значительной степени зависит каче­ ство карамельного солода. Наряду с этим не менее важной задачей является также полное разжижение эндосперма зерен солода, от которого значительно зависят скорость меланоидинообразования и структура зерен готового карамельного солода. В результате разжижения эндосперма создаются благоприятные условия для контактирования исходных веществ при образовании меланоидинов и реакции протекают успеш­ нее. Сущность разжижения эндосперма зерна заклю­ чается в клейстеризации крахмала, которая наиболее успешно происходит в целых зернах при влажности 50% и выше и температуре 80—90° С.

Исследование способов подготовки солода, приня­ тых на Львовском и Мукачевском пивоваренных за­ водах, показало, что при этих способах ферменты полностью инактивируются в самом начале процесса и накопление редуцирующих сахаров и аминокислот практически не происходит. Кроме того, подготовка сопровождается высокими (до 4—5% по массе солода) потерями экстрактивных веществ на выщелачивание, около 80% которых представлены сахарами, амино­ кислотами, белками и ферментами.

Поэтому более рационально готовить карамельный солод из сырого четырех- и пятидневного ращения солода. В результате этого не только исключаются потери экстракта на выщелачивание при замачивании солода, но и затраты тепла, электроэнергии и рабочей силы на сушку солода, а также затраты воды на его увлажнение. Кроме того, в сыром солоде к 4—5 дню проращивания активность большинства фермент­ ных комплексов, в том числе аминолитических и протеалитических, достигает своего максимального зна­ чения.

128

Активнссть ферментных систем сырого солода всегда выше, чем сухого. Однако при проращивании солода не создаются оптимальные условия для действия ферментов. Следовательно, гидролитические процессы расщепления белков и углеводов можно значительно усилить в период подготовки солода к обжариванию за счет ступенчатого повышения температуры до опти­ мальных значений для каждого данного фермента и выдержки солода при этой температуре. Не менее важным условием для максимальной активности фер­ ментов является определенная влажность субстрата, и это следует учитывать при подготовке солода к об­ жариванию.

Установлено, что при влажности солода 45% и температуре 60—70° С в течение ¿0 мин в нем накапли­ вается столько же мальтозы и аминокислот, сколько их образуется при тех же температурах, но при влаж­ ности солода 40% за 60 мин. Повышение влажности солода до 50% еще более ускоряет ферментативные процессы, но при этом резко снижается устойчивссть ферментов к повышению температуры, они сравнитель­ но быстро инактивируются, вследствие чего гидролиз тормозится и в конечном итоге в солоде образуется мальтозы меньше, чем при более низкой влажности. Поэтому в первый период подготовки к обжариванию, во избежание преждевременной тепловой инактивации ферментов, количество влаги в солоде не должно пре­ вышать 45—46%.

Учитывая вышеизложенное, принят следующий режим подготовки солода к термической обработке. Сырой солод нормального ращения на 4—5 сутки увляжняется до 46%, медленно (1° С в минуту) нагре­ вается до 50° С и выдерживается при этой температуре 1 ч. Затем солод опять медленно нагревается до 70° С и выдерживается в течение 1 ч. После осахаривания влажность солода повышается до 50—55% за счет

орошения его водой при температуре около 50° С. При достижении указанной температуры солод выдер­ живают еще 1 ч до полного «растворения» — разжи­ жения эндосперма.

При правильно проведенной подготовке содержание мальтозы в сыром солоде увеличивается в 5—8 раз, а аминокислот примерно в 4 раза. Экстрактивность солода короткого ращения в процессе подготовки уве­ личивается на 5%, достигая величины нормального (семи-, восьмидневного) ращения. Подготовленный таким образом солод поступает на обжарива­ ние.

Целью обжаривания является создание благопри­ ятных условий для образования красящих и аромати­ ческих веществ и накопление их в солоде. В карамель­ ном солоде красящие и ароматические вещества представлены главным образом меланоидинами и кара­ мелями. В зависимости от условий термической обра­ ботки солода, в нем накапливаются соответствующие

вещества.

При обработке (120 — 140° С) в солоде накапливает­ ся больше меланоидинов, при 160° С происходит на­ копление карамелей — продуктов дегидратации саха­ ров (мальтозы и глюкозы). Следовательно, для полу­ чения карамельного солода высокого качества процесс обжаривания следует вести при температурах, ниже температуры карамелизации сахаров.

При термической обработке солода происходит его обезвоживание. Скорость обезвоживания увеличива­ ется с повышением температуры. Если при 110° С влажность солода понижается с 46 до 6% за 2 ч, то при 130—140° С —за 1 ч, а при 150—160° С —за

45—50 мин. При слишком высокой температуре про­ исходит удаление не только адсорбционно связанной влаги зерна, но и химически связанной, и зерно обугливается.

130

От температуры обжаривания зависит также струк­ тура зерна, его хрупкость.

При мягком режиме обработки (ПО—120° С) про­ исходит относительно медленное испарение влаги с поверхности зерна, которая непрерывно компенсиру­ ется притоком ее из внутренних слоев. Испарение вла­ ги с поверхности зерна предупреждает его перегрев, оно равномерно обезвоживается и при этом уменьша­ ется в объеме, сморщивается, становится очень жест­ ким.

При температуре 130° С и выше скорость удаления водяных паров из поверхностных слоев превышает скорость переноса влаги изнутри. В подсыхающем верхнем слое под действием высокой температуры происходит уплотнение клеток, и доступ внутренней влаги к поверхности прекращается. Происходит внут­ реннее парообразование, создающее градиент общего давления в зерне, вследствие чего оно увеличивается в объеме, становится выпуклым, с блестящей поверх­ ностью. Образующаяся внутри зерна полость обуслов­ ливает его хрупкость; при незначительном сжатии оно легко распадается на части.

Следовательно, температура обжаривания солода может быть достаточно высокой, но до определенных пределов, так как при слишком высокой температуре образуются не только меланоидины, но и карамели. Кроме того, высокие температуры вызывают значитель­ ную убыль сухих веществ за счет сгорания. Так, на­ пример, при 150° С за 30 мин потери составляют 1,2%; при 160° С —3,4%, а при 170° С —4,1%. Поэтому термическая обработка солода при температуре выше 140° С требует самого тщательного контроля во избе­ жание значительных потерь сухих веществ. Сгорание сухих веществ не только снижает выход солода, но и ухудшает его качество — в солоде появляется при­ вкус горечи, ухудшается аромат; фильтрат из такого