Дезинфекция ячменя при замачивании
Обновлено: 07.09.2024
Наиболее рациональными методами замачивания зерна являются воздушно-водяное замачивание и замачивание в непрерывном токе воды и воздуха.
Режим воздушно-водяной замочки заключается в следующем: чан заполняется чистой водой до половины своей емкости, после чего в него медленно, ровной струей подается зерно.
После разравнивания зерна чан заполняется водой, уровень которой должен быть выше зерна на 200—300 мм. Через 1—2 часа удаляется всплывшая примесь. Затем зерно промывается водой, подающейся через нижний кран замочного чана. Свежая вода вытесняет грязную, которая, поднимаясь до уровня прорези, сходит через ловушку в канализацию, увлекая с собой легкую взвесь, задерживаемую ситом ловушки. Подача воды для промывки зерна длится до тех пор, пока отходящая вода не будет иметь признаков загрязнения.
Промытое зерно дезинфицируется. Наиболее рациональный метод дезинфекции — это обработка зерна хлорной известью. Последняя разводится тридцатикратным количеетвом холодной воды, после чего известковая суспензия тонкой струей подается в замочный чан, в котором тщательно размешивается с таким расчетом, чтобы известью было обработано все замоченное зерно. Расход хлорной извести составляет 300 г на 1 г зерна.
Замоченное зерно оставляют с известью на 1—її, б часа.
Хлорная вода сливается через нижний кран замочного чана, после чего зерно тщательно промывается током воды, подающейся через нижний кран.
Отмытое зерно покрывают водой и оставляют на 4—6 часов, после чего воду спускают через нижний кран, а зерно оставляют без воды также на 4—6 часов для контакта его с воздухом. Так замочка зерна чередуется с оставлением его без воды в продолжение всего процесса замочки.
Для обеспечения кислородом зерна в процессе его замочки широко используется сжатый воздух, нагнетаемый компрессором в барботеры, которыми оснащены современные замочные чаны.
Сжатый воздух смешивается и частично растворяется в воде, обогащая ее кислородом. Одновременно сжатый воздух перемешивает зерно, что улучшает его промывку и отделение легкого сплава. Обычно подача сжатого воздуха производится в продолжение 5 минут через каждый час.
Накапливающаяся в нижней части чана углекислота во время пребывания зерна без воды сбрасывается через нижний кран, снабженный сеткой для задержания зерна.
В настоящее время большое распространение получил метод замочки Булгакова — замачивание в непрерывном токе воды и воздуха.
Ячмень подается в замочный чан, заполненный до половины водой, при энергичном перемешивании зерна сжатым воздухом, зерно покрывается водой и через 1—2 часа снимается сплав, вновь вытесняется грязная вода, после чего производится дезинфекция зерка описанным выше методом. После дезинфекции в
Чан непрерывным током подается вода и сжатый воздух, что осуществляется путем подвода воды к воздушному барботеру замочного чана. Подача воды и воздуха регулируется с таким расчетом, чтобы вода ровным током вытекала из чана через прорезь в ловушку.
Такое замачивание длится около 40 часов при температуре замочной воды 15°.
Прорастание зерна при этом способе идет быстрее, чем при других методах замочки.
В зимнее время при сильных морозах и низкой температуре воды замочка может вестись на подогретой воде для ускорения набухания зерна. Теплая замочка ведется при соблюдении еле дующего режима: промывка и дезинфекция ячменя при температуре 30°, последующие выдержки зерна с водой при температуре 20°.
При ведении теплой замочки должно быть учтено, что, начиная с температуры замочки 30°, возможно развитие вредной микрофлоры, а при температуре 60—65° зерно теряет всхожесть.
Окончание замочки определяется насыщением зерна влагой до 42—45%. Повышенная влажность зерна, как указывалось выше, ухудшает процессы солодоращения. Перемоченное зерно частично теряет всхожесть, а в процессе ращения перегревается, теряя сухие вещества в результате интенсивного дыхания, быстро покрывается плесенью — солод получается плохого качества.
Окончание замочки обычно устанавливается опытным путем. Набухшее зерно разрезается острым ножом на 2 части в поперечном сечении. Хорошо набухшее зерно должно иметь в середине эндосперма незамеченную часть величиной с булавочную головку.
При продольном сдавливании зерна большим и указательным пальцами не должен ощущаться сильный укол.
При поперечном надавливании тупым ножом зерно легко делится на две части, при этом отделяется оболочка зерна.
Слишком легко раздавливаемое зерно, приобретающее при этом консистенцию кашки, указывает на его перемочку.
Меньшие по размеру зерна быстрее поглощают влагу, чем крупные зерна, и быстрее набухают. Поэтому замочка мелких и крупных зерен должна вестись раздельно. Замочка несортированного зерна должна заканчиваться после набухания мелких зерен.
Нормально набухший ячмень увеличивается в весе в 1,4 раза и в объеме в 1,5 раза.
Несмотря на относительно низкую диастатическую активность просяного солода, последний представляет интерес в производстве ферментативных паток в связи с наличием в нем фермента мальтазы, расщепляющего мальтозу на две молекулы глюкозы. Применение просяного солода позволяет получать сиропы с высоким содержанием глюкозы.
Твердая оболочка проса замедляет проникновение влаги в эндосперм, что увеличивает продолжительность набухания просяного зерна до 3—4 суток.
В процессе замочки из зерен выщелачивается часть содержащихся в них растворимых веществ, которые теряются с замочной водой. Имеются также потери углеводов, затрачиваемых зерном на дыхание.
Общие безвозвратные потери сухих веществ в процессе замочки составляют до 0,5% от сухих веществ зерна; потери со сплавом легких примесей в среднем доходят до 1 % (эксплуатационные данные мальтозных заводов).
Потребная емкость замочных чанов на 1 т мальтозной патоки 1,1 м3; расход воды на замочку 0,8 м3.
Замачивание ячменя – искусственное насыщение ячменя водой – осуществляется в целях активизации ферментных систем, способствующих проращиванию.
Степень замачивания. Жизнедеятельность зерна активизируется с появлением в нём свободной влаги. При этом роль воды сводится, во – первых, к обеспечению перехода растворимых питательных веществ в раствор и транспортирование к зародышу и, во вторых, к созданию возможности для проникновения в эндосперм ферментов, способствующих перевод резервных веществ зерна в растворимое состояние.
Влажность зерна до мойки и замачивания обычно не превышает 14,5%, а при замачивании 42…48% относительно общей массы. Конечную влажность замоченного зерна называют степенью замачивания. Повышение влажности зерна осуществляется неравномерно – вначале сравнивается быстро, а затем замедляется. Светлый солод замачивают до влажности 42…43%, а тёмный 45…48%.
Очень важно обеспечить оптимальную степень замачивания зерна, поскольку при недостаточной степени замачивания затрудняется каталитическое действие ферментов, что приводит к снижению экстрактивности и качества солода, а при высокой степени замачивания повышается биосинтез ферментов и осуществляется более глубокий ферментативный гидролиз крахмала и ферментов. Перезамачивание не допустимо, поскольку это приводит к разрушению семенной оболочки и нарушению полупроницаемости, вследствие чего в ячмень начинают проникать соли из воды, приводящие к гибели зародыша.
В процессе замачивания зерно набухает, и вследствие этого примерно на 45% увеличивается в объёме. Это обстоятельство необходимо учитывать при расчёте вместимости замочных аппаратов. Химические изменения в зерне при замачивании незначительны.
Степень замачивания контролируют в лабораторных условиях. Ориентировочно о завершении замачивания можно судить и по следующим признакам:
· при сдавливании между большим и указательным пальцами, в продольном направлении, зерно должно сгибаться (но не раскалываться) с характерным потрескиванием, возникающем при отделении эндосперма от мякинной оболочки;
· при сдавливании зерна между пальцами в продольном направлении не должны ощущаться уколы от его острых концов;
· при сгибании зерна на ногте большого пальца оболочка отстаёт, но зерно не ломается;
· поперечный срез зерна посередине должен иметь белую точку.
В замоченном ячмене не должно быть сильное развитие корешков, так как это способствует их повреждению при транспортировании замоченного зерна.
Факторы, влияющие на замачивание. Оптимизация режима замачивания является важнейшей предпосылкой для получения качественного солода. На эффективность замачивания влияют следующие факторы:
· степень аэрации зерна;
· содержание двуокиси углерода;
Способы замачивания ячменя.
Замачивание промытого и продезинфицированного ячменя проводят воздушно-водяным способом, в непрерывном потоке воды и воздуха, оросительным и воздушно-оросительным способами в замочном чане или в солодорастильном аппарате при температуре не ниже 12 и не выше 17ºС.
При воздушно-водяном замачивании зерно попеременно находится то под водой (водяное замачивание), то без неё (воздушное замачивание). Такое чередование повторяется через каждые 3-6 часов.
Для поддержания аэробного дыхания зерно каждый час продувают воздухом в течение 10 минут, независимо от того находится ли оно под водой, или на воздухе. Через 8 часов зерно вместе с замочной водой продувают сжатым воздухом.
При этом способе замачивания для дезинфекции в воду часто добавляют хлорную известь. Однако в конце замачивания ячмень следует обязательно отмывать от хлора, который придаёт пиву неприятный вкус.
При оросительном замачивании после мойки и удаления сплава поверхность зерна в замочном аппарате непрерывно орошается распыляемой водой, подаваемой через медленно вращающееся сегнерово колесо. Вода при распылении насыщается воздухом, проходит через слой зерна, увлекая с собой накопившийся диоксид углерода, и выводится снизу. Зерно находится под водой первые 6-8 часов, остальное время вода поступает только через оросительтное устройство.
При этом способе замачивания зерно замачивается и прорастает неравномерно: в верхних слоях быстро, а в нижних остаётся недозамоченным. Поэтому оросительное замачивание лучше сочетать с аэрацией снизу вверх.
Воздушно-оросительное замачивание является комбинированным способом, по которому зерно периодически орошается водой, а путём отсоса воздуха из межзернового пространства создаются стабильные условия аэробного дыхания зерна. Для этого над замочным аппаратом устанавливают сегнерово колесо или коллектор с форсунками для орошения водой поверхности зерна. Внизу аппарата в подситовом пространстве вварена труба, с помощью которой аппарат подключается к вакуум-насосу.
По этому способу зерно под водой находится в течение 30% всей продолжительности замачивания, а 70% времени орошается и аэрируется.
Наибольшее распространение в солодовенном производстве получили моечные и замочные аппараты с цилиндрическим корпусом и коническим днищем. Оптимальная вместимость таких аппаратов составляет обычно от 35 до 65 тонн зерна. По этой причине в крупных солодовенных производствах при одновременном замачивании ячменя более 70 тонн используют группы замочных аппаратов.
Однако увеличение замочных аппаратов ведёт к повышению капитальных затрат и удорожанию системы автоматизации производства. Поэтому при проектировании новых солодовенных производств или реконструкции существующих солодовен необходимо руководствоваться принципом масштабирования, то есть, стремиться к уменьшению количества оборудования за счёт увеличения его единичной мощности.
В связи с этим в последующие годы для замачивания ячменя начали применять замочные аппараты цилиндрической формы с плоским днищем, вместимость которых соответствует одноразовой загрузке солодорастильных аппаратов.
Аэрацию зерна в моечных аппаратах осуществляют различными способами:
· с применением эрлифта, при котором воздух в аппарат нагнетают через одно или несколько сопел, расположенных в нижней конической части аппарата под центральной трубой;
· с помощью барботеров – колец различного диаметра из перфорированных труб, расположенных на разных уровнях в конической части замочного аппарата;
· с применением эжекторов – струйных аппаратов, в которых за счёт кинетической энергии прокачиваемой жидкости создаётся разряжение и подсасывается воздух;
· через форсунки, равномерно расположенные в несколько ярусов по окружности конического днища замочного аппарата.
При аэрации с применением барботеров или эрлифта, образуются сравнительно большие воздушные пузыри, при этом массоперенос кислорода, осуществляемый преимущественно через стенки воздушных пузырей, менее интенсивен, а следовательно, и дыхание зерна происходит менее эффективно.
При использовании открытых моечных и замочных аппаратов аэрацию зерна в период водяной фазы замачивания и удаления диоксида углерода в период воздушной фазы замачивания осуществляют традиционным образом: воздух с помощью воздуходувки забирают из помещения и продувают через слой зерно-водяной смеси в аппарате, при чём отработанный воздух возвращается в то же помещение. При такой организации процесса необходимо осуществлять воздухообмен и поддерживать температуру на оптимальном уровне.
В современных солодовнях при использовании закрытых моечных и замочных аппаратов организацию воздушных потоков при замачивании зерна осуществляют иначе: воздух с помощью воздуходувки забирают из помещения, продувают через слой зерно-водяной смеси в аппарате, а отработанный воздух выбрасывается за пределы здания по воздуходуву, соединяющему крышку аппарата с атмосферой.
Во избежание переохлаждения или перегрева замоченного зерна при удалении диоксида углерода во время воздушной фазы замачивания в холодные, зимние или жаркие, летние времена года, атмосферный воздух, поступающий в замочные аппараты непосредственно с улицы, подвергают тепловой обработке - подогревают или охлаждают.
На практике встречаются и другие способы аэрации и удаления диоксида углерода в процессе замачивания ячменя.
К дезинфицирующим веществам, применяемым при замачивании ячменя, относятся хлорная и гашеная известь, формалин, марганцовокислый калий и перекись водорода.
Зерно дезинфицируют при всех способах замачивания. Дезинфицирующие вещества добавляют в виде готового раствора во вторую воду, когда зерно уже отмыто от грязи.
На 1 т зерна расходуют 300 г хлорной извести или 3 кг негашеной извести, добавляют 500 г 40%-ного формалина (все в виде раствора). Растворы дезинфицирующих веществ следует приготовлять в отдельных сосудах с соблюдением всех правил техники безопасности. Марганцовокислый калий (перманганат) КМп04 в количестве 10 г на 1 т не только действует, как дезинфицирующее вещество, но и способствует улучшению прорастаемости зерна.
Глава 2 .Получение свежепроросшего солода.
З а м а ч и в а н и е з е р н а.
Цель замачивания ячменя.
Перед проращиванием ячмень подвергают замачиванию в воде. При этом удаляются после очистки и сортировки легкие зерновые и незерновые примеси. Зерно при замачивании дезинфицируют и доводят до оптимальной для солодоращения влажности.
Если влажность зерна не более 14%, то вся вода находится в нем в связанном состоянии и её достаточно только для поддержания жизнеспособности зерна. При влажности 15% и выше в зерне появляется свободная вода, в которой начинают растворяться питательные вещества и перемещаться к зародышу. Свободная вода создает возможность переноса ферментов из алейронового слоя в энодосперм, где они растворяют резервные питательные вещества, необходимые зародышу. Таким образом, с появлением свободной воды ускоряются биохимические процессы, связанные с жизнедеятельностью зародыша, усиливается дыхание зерна, активизируется деятельность ферментов. Свободная вода в зерне появляется в результате искусственного насыщения его водой-замачивания.
Степень замачивания- это суммарная влажность зерна, которая слагается из первоначальной влажности зерна и количества воды, поглощенной во время замачивания. Активные жизненные процессы проявляются при влажности зерна 30%., при 38% ячмень прорастает быстро и равномерно, однако хорошее растворение энодосперма и накопление ферментов происходит при влажности 44%, а иногда и выше. В пивоварении используется темный и светлый солод. Для светлого солода зерно замачивают до влажности 43-45%, а для тёмного солода на 2-3% больше.
Очистка зерна от пыли и грязи достигается энергичным перемешиванием зерна с водой и продуванием воздуха через водозерновую смесь. Легкие примеси всплывают вверх и удаляются Для уничтожения микрофлоры в замочную воду добавляют дезинфицирующие вещества.
Превращения в зерне при замачивании .
При замачивании обьём зерна увеличивается на 35-40%. Изменяются его физические свойства. Твердое и хрупкое сухое зерно при замачивании становится мягким и эластичным вследствие набухания коллоидных веществ, из оболочек зерна выщелачиваются соли, дубильные и другие вещества, поэтому они становятся более проницаемыми. При замачивании в воду переходит от1 до 2% питательных веществ,
которые уносятся сплавной водой. Зародыш зерна потребляет воды больше, чем другие части зерна. Это происходит потому, что кончик зерна , где находится зародыш, более проницаем для воды.
С увеличением содержания воды сильно возрастает энергия дыхания зерна. Например, при аэробном ( кислородном) дыхании, когда реакция протекает при избытке кислорода, в процессе замачивания 1кг зерна за 1час поглощает 63мг кислорода. При таком расходе кислорода , из воды, его хватит только на 15 мин., поэтому для нормального дыхания зерна сквозь воду продувают сжатый воздух.
Если же кислорода в воде недостаточно, то может наступить анаэробное дыхание, при котором происходит анаэробное разрушение запасных веществ зерна с образованием этилового спирта и диоксида углерода. Даже в малых количествах спирт тормозит развитие зародыша зерна, а при концентрации спирта 0,8% рост зародыша подавляется полностью.
Отрицательно влияет на жизненный процесс зерна и присутствие диоксида углерода, накапливающегося в замочной воде в результате дыхания зерна.
Сильно влияет на скорость замачивания температура воды:, чем она выше, тем быстрее вода проникает в зерно. Например при температуре воды 15С продолжительность замачивания зерна на 1/3 короче , чем при 10С. Но с ростом температуры усиливается развитие микробов, находящихся на поверхности зерна. Поэтому оптимальной температурой замочной воды является температура 10-12С, так как при более низкой температуре тормозится развитие зародыша. Трудноразрыхляемые ячмени замачивают при повышенной температуре.
На скорость замачивания влияет также размер зерна. Крупное зерно замачивается дольше. Так продолжительность замочки зерна толщиной 2,8мм почти на сутки больше , чем зерна толщиной 2,2 мм. Только одинаковые по размеру зерна достигают при замачивании одинаковой влажности и равномерно развиваются при проращивании. Поэтому так необходимо перед солодоращением сортировать ячмень на 1, 2 и 3 сорта. Вода поглощается зерном неравномерно. В первые 30 часов замачивания влажность зерна увеличивается очень быстро и достигает 40%, за последующие 30-40 часов влажность повышается всего на 4-5%. На скорость замачивания влияет солевой состав воды. В мягкой воде зерно замачивается быстрее , чем в жесткой. Поэтому для замачивания зерна стараются брать воду с жесткостью до 7 мг.экв/л. зерно должно замачиваться до определенной степени влажности, характерной для естественного прорастания в почве(примерно до 44-45%). При большем поглощении воды будут разрушаться оболочки и мембраны, в зерно проникнут соли из воды и зародыш погибнет.
В процессе замочки в зерне происходит перестройка ферментного комплекса, активирование ферментов, изменяются белковые вещества, уменьшается количество нерастворимых веществ и растет количество растворимых. Замачивание зерна можно считать первой стадией проращивания.
Способы замачивания ячменя .
Мойку зерна и замачивание осуществляют в открытых замочных чанах, оборудованных водяной и воздушной коммуникациями, для подачи воды , воздуха и для перемешивания зерна.
Замочный чан для солодовни периодического действия представляет собой цилиндрический сосуд с коническим днищем. На поверхности конического днища укреплены барботерные трубки, к которым подводится сжатый воздух под давлением 0,3 МПа. В центре чана укреплена труба . Снизу в разрез этой трубы введена трубка для подачи сжатого воздуха. Когда подается воздух, зерно, увлекаемое пузырьками воздуха, поднимается по большой трубе наверх. Таким образом, зерно перемешивается. Вместимость и количество замочных чанов определяется потребностью солодовни.
Замачивание зерна производят воздушно- водяным способом, в непрерывном токе воды и воздуха, оросительным и воздушно- оросительным способом. При любом способе зерно должно быть предварительно промыто. Промывку ведут в замочных чанах. Чан наполняют на1/3 зерном, заливают водой и интенсивно перемешивают воздухом . Через 1 час промывочную воду сливают. Наливают чистой воды, и процесс повторяется. Промывку ведут до тех пор, пока зерно не станет чистым. Затем в воду добавляют дезинфицирующие вещества и выдерживают в ней зерно 2 часа. При замачивании зерна в непрерывном токе воды и воздуха воду не дезинфицируют. На одну тонну зерна расходуется 300г хлорной извести, 1,5-3кг негашеной извести, или 200мл концентрированной серной кислоты, или марганцовки 10г на 1 куб воды. Для дезинфекции также применяют 0,15% раствор щелочи(натриевой). Это благоприятно сказывается на процессе замачивания, так как выщелачиваются дубильные и горькие вещества.
Замачивание промытого и продезинфицированного зерна ведут при температуре не ниже 12С и не выше17С.
При воздушно – водяном замачивании зерно попеременно находится то под водой (водяное замачивание), то вне её (воздушное замачивание). Такое чередование повторяется каждые 3 часа.
Для поддержки аэробного дыхания через зерно час продувают воздух, независимо от того, находится зрено под водой, или на воздухе. Через каждые 8 часов зерно с водой
подвергают перемешиванию в течении 40 мин. При проведении тёплого замачивания (18С и выше), зерно чаще аэрируют, чаще меняют воду и чаще перемешивают. Перед выгрузкой из чана температуру зерна снижают до 15С. При этом способе замачивания для дезинфекции в воду добавляют хлорную известь. В конце замачивания зерно отмывают от хлора, чтобы не испортить вкус пива.
Замачивание зерна в непрерывном токе воды и воздуха(способ Н.И.Булгакова)
характеризуется непрерывной подачей воды, предварительно насыщенной воздухом. При обычном замачивании кислород растворенный в воде потребляется за 15 мин., поэтому периодическое продувание воздуха не обеспечивает равномерного дыхания зерна.
Для замачивания зерна этим способом замочный чан оборудуют смесителем воды и воздуха. Аэрированная вода подается снизу чана, в таком количестве, чтобы на поверхности воды непрерывно проскакивали пузырьки воздуха. В этом случае зерно снабжается кислородом непрерывно. При работе по этому методу замачивание зерна происходит быстрее, чем при воздушно водяном, и ускоряется процесс его проращивания.
При оросительном замачивании поверхность зерна в замочном чане непрерывно орошается распыленной водой. Вода при распылении насыщается воздухом и, проходя через слой зерна, вымывает из него диоксид углерода. Вода из чана выводится снизу. При оросительном замачивании в высоких чанах зерно замачивается и прорастает неравномерно: в верхних слоях быстрее, чем в нижних. Поэтому оросительное замачивание лучше сочетать с аэрацией зерна снизу вверх.
Воздушно – оросительный способ является комбинированным, по которому зерно периодически орошается водой, а путем отсоса воздуха из межзернового пространства создаются стабильные условия для аэробного дыхания зерна.
Этот способ осуществляется в следующем порядке: чисто вымытое зерно оставляют попеременно то под водой на 2-4 часа, то без воды на 20часов. Зерно орошают в чане водой через форсунки в течении 15мин, затем из нижней части чана вакуум-насосом
Откачивают воздух в течении15 мин и после этого пауза 1 час, когда зерно находится в покое. В такой последовательности операции продолжаются до достижения зерном требуемой влажности.
На замачивание 1т ячменя расходуется 10кубов воды и 160куб.м сжатого воздуха. Легко разрыхляемые ячмени замачивают до влажности 43-44% в течении 48 часов и проращивают их по холодному режиму. Трудноразрыхляемые ячмени замачивают до 46-47% за 56-62часа. Лучшие результаты получаются при замачивании в непрерывном токе воды и воздуха.
Определение степени замачивания зерна.
Степень замачивания зерна определяют по массе 1000 зерен, до замачивания и после него. Предварительно устанавливают влажность сухого зерна. При органолептическом определении степени замачивания готовое зерно сжимают большим и указательным пальцем вдоль длинной оси зерна, при этом не должна чувствоваться жесткая структура зерна и должно быть слышно легкое потрескивание отделяющейся зерновой оболочки. На поперечном срезе ячменя, замоченного для темного пива, должно быть видно небольшое белое пятнышко, а остальная масса эндосперма имеет желтый цвет.
При замачивании объем зерна увеличивается на 35-40%. Изменяются его физические свойства: твердое и хрупкое зерно после замачивания становится мягким и эластичным вследствие набухания веществ коллоидной дисперсности, из оболочек зерна экстрагируются соли, дубильные и другие вещества и оболочки становятся более проницаемыми. При замачивании в воду переходят сахара, пентозаны, азотистые и минеральные вещества, всего теряется около 1 % сухих веществ зерна. Кроме того, со сплавом уносится от 1 до 2% сухих веществ зерна.
Зародыш зерна поглощает воды больше, чем другие его части, что происходит, благодаря большей проницаемости кончика зерна, где находится зародыш, и наличию в его составе значительного количества белковых веществ, обладающих гидрофильными свойствами (гидрофильность - это способность удерживать воду).
С увеличением содержания воды сильно возрастает энергия дыхания зерна. Например, при аэробном (кислородном) дыхании, когда реакция протекает при избытке кислорода, в процессе замачивания 1 кг зерна за 1 ч поглощает 63 мг кислорода. При таком расходе имеющегося в воде кислорода достаточно только на 15 мин, поэтому для поддержания нормального дыхания в замочную воду подают сжатый воздух.
Если же кислорода в воде недостаточно, то может наступить анаэробное дыхание, при котором происходит более быстрое разрушение запасных веществ зерна с образованием этилового спирта и диоксида углерода. Даже в очень малых количествах спирт тормозит развитие зародыша зерна, а при концентрации спирта 0,8% рост зародыша подавляется.
Отрицательно влияет на жизненный процесс зерна и присутствие диоксида углерода, накапливающегося в замочной воде как при аэробном, так и анаэробном дыхании.
На скорость замачивания сильно влияет температура воды: чем она выше, тем быстрее проникает вода в зерно, что объясняется увеличением броуновского движения молекул и снижением вязкости воды. Например, при температуре воды 15°С продолжительность замачивания зерна на 1/3 короче, чем при 10°С. Но с ростом температуры усиливается жизнедеятельность микроорганизмов, находящихся на поверхности зерна. Поэтому оптимальной температурой замачивания легкоразрыхляемого ячменя принято считать 10-12°С, так как при более низкой температуре сильно тормозится развитие зародыша, а при более высокой - интенсивно развиваются микроорганизмы. Трудноразрыхляемые ячмени замачивают при повышенной температуре.
На скорость замачивания влияет также размер зерна. Крупное зерно замачивается дольше. Например, продолжительность замачивания ячменя толщиной 2,8 мм примерно на 1 сутки больше, чем ячменя толщиной 2,2 мм.
Только одинаковые по размеру зерна достигают при замачивании одинаковой влажности и равномерно развиваются при проращивании. Поэтому необходимо перед солодоращением разделять ячмень по размеру зерен на сорта.
Вода поглощается зерном неравномерно: в первые 25-30 ч замачивания влажность зерна увеличивается очень быстро (примерно на 1% за 1 ч) и достигает 35-40%, а за последующие 30-40 ч влажность повышается всего лишь на 4-5%.
На скорость замачивания влияет также солевой состав замочной воды. В мягкой воде ячмень замачивается быстрее, чем в жесткой, поэтому для замачивания зерна желательно использовать воду жесткостью до 3,5 ммоль/дм 3 .
Зерно должно замачиваться до оптимальной степени влажности, характерной, например, для естественного прорастания в почве (примерно 44-45%). При большем поглощении воды может разрушаться оболочка зерна, утрачивая свойства полупроницаемой мембраны, и в зерно начнут проникать из воды соли, что приведет к гибели зародыша.
Легкоразрыхляемые ячмени замачивают до влажности 43-44% в течение 46-48 ч и проращивают их по холодному режиму. Трудно-разрыхляемые ячмени замачивают до 46-47% за 56-62 ч.
В процессе замачивания в зерне происходит глубокая перестройка всего ферментативного комплекса, активирование ферментов, особенно амилолитических и протеолитических. Изменяется также состояние белковых веществ, в зерне уменьшается содержание нерастворимых соединений, а растворимых - увеличивается. Замачивание зерна можно считать первой стадией его проращивания.
§ 3. Оборудование для замачивания ячменя
Перед мойкой замочный аппарат освобождают от диоксида углерода, например, разбрызгиванием воды в течение получаса и дезинфицируют насыщенным раствором негашеной извести или 2%-ным раствором хлорной извести. В случае использования других антисептиков следует соблюдать рекомендации по его применению.
Мойка и дезинфекция зерна.Мойку зерна и замачивание осуществляют в открытых замочных аппаратах, оборудованных водяной и воздушной коммуникациями для подачи свежей воды и сжатого воздуха, устройствами для аэрации, перемешивания и перекачивания зерна.
Замочный аппарат (рис. 21) для солодовни периодического действия представляет собой цилиндрический сосуд с коническим дном. На поверхности конического днища укреплены кольцевые барботерные кольца 1, к которым по воздуховодам 4 подводится сжатый воздух под давлением до 0,3 МПа для перемешивания и мойки зерна. В центре укреплена труба 2 для перекачивания зерна вверх (работает как эрлифт - воздушный насос), снизу в расширенный конец этой трубы введена трубка 4 для подачи сжатого воздуха. На верхнем конце трубы 2 установлено сегнерово колесо 3 для равномерного распределения зерно-водной смеси по поверхности.
В нижней конической части аппарата имеется решетка 6 для задержания зерна при спуске воды через трубу 5.
На верхней кромке аппарата сделан вырез, через который сливается грязная вода с всплывшими легковесными зернами (сплавом).
При мойке зерно постепенно засыпают сверху в аппарат с водой. Снизу через решетку 6 подают воду, а через барботерные кольца пропускают сжатый воздух. Загрязненная вода, легковесные зерна и примеси вытесняются через верхний вырез в ловушку.
Центральная труба 2 предназначена для водо-воздушного перекачивания зерна снизу вверх. При подаче сжатого воздуха в ней образуется смесь воды, зерна и пузырьков воздуха, которая имеет почти в 2 раза меньшую плотность, чем окружающая трубу смесь воды и зерна. Поэтому такая зерно-водо-воздушная смесь легко поднимается вверх в сегнерово колесо, вращающееся вокруг своей оси, и равномерно распределяется по сечению аппарата.
Замоченное зерно спускают из аппарата по трубе 7, закрываемой задвижкой.
Вместимость и число замочных аппаратов определяются производительностью солодовни. Полная вместимость замочных аппаратов принимается из расчета 2,3-2,4 m j на 1 т сухого ячменя, так как при замачивании объем ячменя увеличивается примерно на 45%, кроме того, должен быть запас объема 5-10% для перекачивания.
При любом способе замачивания зерно должно быть предварительно промыто. Для этого чистый замочный аппарат на 1/3 объема заполняют водой и тонкой струей засыпают туда зерно, доливая аппарат водой с таким расчетом, чтобы уровень ее был выше зерна. Смесь воды и зерна при этом интенсивно перемешивают сжатым воздухом.
Первая вода предназначена для промывания зерна, в ней оно находится 1-1,5 ч. За это время всплывают легкое зерно и примеси, которые тут же удаляются. После этого ячмень моют вторично, вытесняя первую грязную воду чистой, подаваемой снизу. Промывание зерна в аппарате продолжается до тех пор, пока оно не станет чистым. Затем в воду в аппарате добавляют концентрированные растворы дезинфицирующих веществ и оставляют зерно на 2-3 ч. В зимнее время рекомендуется использовать замочную воду температурой 20-25°С.
При замачивании ячменя непрерывным током воды и воздуха дезинфицирующие вещества не применяют.
На 1 т зерна расходуется 300 г стандартной (содержащей 33% активного хлора) хлорной извести, 1,5-3 кг негашеной извести СаО, или из расчета на 1 м 3 замочной воды 200-300 см 3 концентрированной серной кислоты, 10-15 г КМпО, 300 см 5 40%-ного раствора формалина.
Для дезинфекции применяют также 0,15%-ный раствор щелочи (NaOH). Это благоприятно отражается и на качестве замачивания, так как щелочная среда разрыхляет оболочку зерна, что способствует экстрагированию полифенольных и горьких веществ из оболочки зерна и улучшает вкус пива. При этом разрушаются и удаляются антоцианогены, являющиеся частью полифенольных веществ, и локализованные в клетках алейронового слоя красящие вещества. Поэтому замочная вода сильно окрашивается.
На крупных пивоваренных заводах мойку и дезинфекцию зерна проводят в дополнительно установленном моечном аппарате, который отличается от замочного отсутствием барботерных колец в конической части. Для основного замачивания чистое зерно перекачивают в другие замочные аппараты. Применение моечных аппаратов существенно упрощает процесс замачивания зерна и повышает качество солода.
Для того, чтобы обеспечить подачу зерна в замочные аппараты и выгрузку его из них самотеком, отделение для замачивания ячменя размещают между зернохранилищем и солодовней.
Способы замачивания ячменя
Замачивание промытого и продезинфицированного ячменя проводят воздушно-водяным способом, в непрерывном потоке воды и воздуха, оросительным и воздушно-оросительным способами при температуре не ниже 12°С и не выше 17°С.
При воздушно-водяном замачивании зерно попеременно находится то под водой (водяное замачивание), то без нее (воздушное замачивание). Такое чередование повторяется через каждые 3-6 ч.
Для поддержания аэробного дыхания через зерно каждый час в течение 10 мин продувают воздух независимо от того, находится ли оно под водой, или на воздухе. Через 8 ч зерно вместе с замочной водой перемешивают сжатым воздухом в течение 40 мин, перекачивая смесь через центральную трубу замочного аппарата. При замачивании ячменей с высоким содержанием белка (более 12,7%) температуру замочной воды не поднимают выше 11°С. Для зерна с низкой способностью прорастания длительность воздушных пауз увеличивают.
Замачивание зерна в непрерывном потоке воды ивоздуха. При обычном способе замачивания растворенный в воде кислород потребляется ячменем в течение первых 15 мин, и периодическое продувание воздухом не обеспечивает равномерного дыхания зерна. Поэтому был разработан способ с непрерывной подачей в замочный аппарат с зерном предварительно насыщенной воздухом воды. По данному способу обеспечивается постоянное снабжение зерна аэрированной водой постоянной температуры, что создает условия для более быстрого прорастания зерна, которое начинается уже взамочном аппарате.
Для замачивания зерна в непрерывном потоке воды и воздуха на трубопроводе для воды монтируют смеситель воды и воздуха, куда подводят сжатый воздух. Для непрерывной подачи воды рядом устанавливают напорный бак. Воду, насыщенную воздухом, подают в аппарат снизу в таком количестве, чтобы на поверхности воды непрерывно проскакивали пузырьки воздуха. В этом случае зерно снабжается кислородом непрерывно. При работе по этому способу замачивание зерна происходит быстрее, чем при воздушно-водяном, и ускоряется процесс его проращивания.
По способу замачивания в непрерывном потоке воды, насыщенной воздухом, после наполнения аппарата водой и загрузки ячменя смесь перемешивают 5-10 мин воздухом, удаляют сплав, выдерживают в воде зерно в течение часа, повторяют перемешивание и удаление сплава, а затем устанавливают постоянный поток воды и воздуха.
При оросительном замачивании после мойки и удаления сплава поверхность зерна в замочном аппарате непрерывно орошается распыляемой водой, подаваемой через медленно вращающееся сегнерово колесо. Вода при распылении насыщается воздухом, проходит через слой зерна, увлекая с собой накопившийся диоксид углерода, и выводится снизу. Высота слоя зерна не выше 1 м. Зерно находится под водой первые 6-8 ч, остальное время вода поступает только через оросительное устройство.
При оросительном замачивании в высоких аппаратах зерно замачивается и прорастает неравномерно: в верхних слоях быстро, в нижних остается недомоченным. Поэтому оросительное замачивание лучше сочетать с аэрацией зерна снизу вверх.
Воздушно-оросительное замачивание является комбинированным способом, по которому зерно периодически орошается водой, а путем отсоса воздуха из межзернового пространства создаются стабильные условия аэробного дыхания зерна. Для этого над замочным аппаратом устанавливают сегнерово колесо или коллектор с форсунками для орошения водой поверхности зерна. Внизу аппарата в подситовом пространстве вварена труба, с помощью которой аппарат подключается к вакуум-насосу.
Определение степени замачиваниязерна. Степень замачивания ячменя вычисляют по массе 1000 зерен, определяемой до замачивания и после него, предварительно установив влажность сухого зерна.
При органолепттеском определении степени замачивания готовое к соложению зерно сжимают большим и указательным пальцами вдоль длинной оси. При этом не должна чувствоваться жесткая структура зерна и должно быть слышно легкое потрескивание отделяющейся от эндосперма оболочки зерна.
На поперечном срезе ячменя в центре должно быть видно небольшое сухое белое пятнышко величиной с булавочную головку, а остальная масса эндосперма влажная, имеет желтоватый цвет.
Расход воды на мойку и дезинфекцию 1 т зерна составляет около 10 м 3 воды, воздуха 140-160 м 3 .
Проращивание ячменя
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Читайте также: