Способы замачивания зерна в пивоварении
Обновлено: 15.09.2024
Поступающее на пивоваренные спиртовые заводы зерно представляет собой пыльную неочищенную от различных примесей массу. Такое зерно плохо хранится, ухудшаются условия труда при его переработке, механические примеси могут испортить механизмы, поэтому перед хранением зерно обязательно очищают, а перед переработкой на солод сортируют.
Зерно очищают дважды. Первичную очистку проводят при приеме больших партий зерна на длительное хранение. Во время хранения или перед подачей на замачивание проводят его окончательную очистку и сортирование. Зерно последовательно пропускают через зерновой сепаратор, магнит, триер и сортировочные сита.
От сорной и минеральной примесей зерно освобождают на сепараторе; мелкие металлические предметы (гвозди, гайки и пр.) извлекают магнитом. Семенную и зерновую примеси отделяют на триере и на сортировочных ситах.
При сортировании ячмень разделяют по величине зерен на I, II и III сорта. С технологической точки зрения выравненность ячменя имеет первостепенное значение при замачивании и проращивании зерна. Очищать и сортировать зерно следует в отдельном помещении. Сепаратор предназначен для удаления из зерна легких примесей — пыли, соломы, остатков колосков, щуплых зерен, злаков, мелких семян растений и крупной, грубой примеси — камешков, комочков земли, обрывков веревок и т. д.
Сепаратор состоит из приемной коробки с распределительным шнеком, аспирационного короба с вентилятором и ситового короба с тремя сотрясательными ситами.
Зерно, поступающее в приемный бункер, равномерно распределяется шнеком по всей ширине сепаратора. Подачу зерна на шнек регулируют заслонкой. Из приемного бункера зерно тонкой струей поступает на наклонные сита, совершающие возвратно-поступательное движение, и обдувается сильной струей воздуха в двух местах: при поступлении в машину и на выходе из нее. Пыль и легкие примеси уносятся воздухом, засасываемым вентилятором, в циклон, где оседают вследствие потери скорости воздушного потока.
Замачивание зерна – первый этап процесса соложения. Условия замачивания: температура воды, выравненность зерна, достаточное содержание кислорода в воде – значительно влияют на весь процесс соложения.
Замачивание зерна - первый этап процесса соложения. Условия замачивания: температура воды, выравненность зерна, достаточное содержание кислорода в воде - значительно влияют на весь процесс соложения, его длительность, потери питательных веществ зерна и качество готового солода.
Основная цель замачивания - довести зерно до требуемой влажности, очистить его от пыли и грязи, удалить легкие зерновые и незерновые примеси, продезинфицировать зерно.
Замачиванием зерна в воде достигается влажность, необходимая для его прорастания и жизнедеятельности. Влажность замоченного зерна называется в практике степенью замачивания.
Объем зерна при замачивании увеличивается примерно в 1,5 раза. С повышением содержания влаги интенсивность влагопоглощения понижается. Поглощение воды зерном протекает неравномерно: сначала сравнительно быстро, а потом очень медленно. При достижении зерном влажности в 40% проникновение воды в зерно заметно понижается. Требуемая степень замачивания достигается поливкой его при проращивании.
С повышением содержания влаги энергия дыхания зерна значительно возрастает. Нормальный ход процесса дыхания зерна связан с непрерывным поглощением кислорода. Во время замачивания 1 кг зерна за 1 ч поглощает 63 мг кислорода и выделяет 86 мг СО2 .
Диоксид углерода отрицательно влияет на жизненные процессы зерна. Для обеспечения нормального дыхания зерна при замачивании используют искусственную аэрацию зерна.
Главным фактором, влияющим на скорость замачивания, является температура воды. Чем выше температуры, тем быстрее вода проникает в зерно. Температура 12-14°С считается оптимальной для замачивания ячменя, так как при более низкой температуре (ниже 10°С) сильно тормозится развитие зародыша, а при более высокой происходит обильное развитие микроорганизмов.
На скорость замачивания также влияет размер зерна. Крупное зерно нуждается в более длительном замачивании. (это объясняется тем, что в крупном зерне удлиняются пути, по которым вода попадает в зерно Только одинаковые по размеру зерна достигают при замачивании одинаковой влажности и равномерно проращиваются. Поэтому необходимо разделять зерно на фракции по размеру).
Продолжительность замачивания у разных видов зерна неодинаковая.
На скорость замачивания влияет минеральный состав замочной воды. В более мягкой воде замачивание ячменя проходит быстрее. Для замачивания целесообразно употреблять воду жесткостью до 7 мг·экв/дм 3 .
Некоторые химические вещества, добавленные в замочную воду оказывают стимулирующее действие на жизнедеятельность зерна. Из биологических стимуляторов роста применяют гиббереллин, никозан-3, ферментные препараты и др.
Очень важно не допускать перезамачивания зерна, которое может поглотить до 68 % влаги. В перемоченном зерне хорошо развиваются плесени, появляются признаки брожения с образованием спирта, углекислоты, с повышением кислотности и фруктового запаха. Такое зерно плохо прорастает.
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.
Способы замачивания выбирают в зависимости от технического оснащения завода, а главное, чтобы в наиболее короткий срок достичь достаточного насыщения зерна водой, обеспечивающего нормальное соложение ячменя.
В настоящее время наиболее распространенные способы замачивания ячменя: воздушно-водяной, в непрерывном токе воды и воздуха и воздушно-оросительный. Зерно аэрируется при этих способах сжатым воздухом.
Различают холодное (температура воды 10°С), нормальное (температура воды 10—15°С), теплое (температура воды 17— 25° С) замачивание.
При использовании любого способа замачивания зерно должно быть, предварительно промыто и продезинфицировано.
Воздушно-водяное замачивание. В замочный чан набирают воду до половины его объема. Отсортированный ячмень взвешивают на автоматических весах и засыпают его тонкой струей в чан с водой. Для лучшего смачивания и мойки зерно перемешивают сжатым воздухом.
После засыпки всей порции ячменя в чан слой воды должен быть выше поверхности зерна на несколько сантиметров.
В первой воде, предназначенной для промывки, зерно находится 1—2 ч. За это время легкие зерна и сорные примеси (сплав) всплывают и тотчас же удаляются. Затем этот ячмень моют вторично, грязную воду вытесняют свежей водой, которую подают снизу.
Промывают зерно до тех пор, пока вода не будет чистой, после этого в воду добавляют дезинфицирующие вещества и оставляют зерно в воде на несколько часов.
По этому способу замачивания ячмень поочередно оставляют в воде (водяное замачивание) и без воды (воздушное замачивание). Пребывание зерна под водой и без воды повторяют, пока влажность замоченного ячменя не будет требуемой. Продолжительность замачивания зависит от температуры воды и качества ячменя.
Для обеспечения жизнедеятельности зерна ячмень продувают воздухом в течение 5 мин, через каждый час независимо, находится ли он под водой или без воды.
Один раз в смену перед спуском воды зерно перемешивают сжатым воздухом около 40 мин, перекачивая его через центральную трубу. В чанах другого устройства каждую смену в течение 15 мин зерно перемешивают продуванием воздуха через кольцевой барботер.
Примерный график воздушно-водяной замочки с продуванием приведен ниже.
Замачивание зерна
Основная цель замачивания - увлажнить зерно; дополнительная - отмыть от остатков пыли, удалить легкие зерновые и не зерновые примеси и подавить микроорганизмы. Замачивание ведут с применением воздуха и воды, чередуя насыщение зерна водой и аэрацию.
Во время замачивания протекают физико-химические и биохимические процессы, приводящие к глубоким изменениям в зерне.
Зерно прорастает нормально при влажности 40. 46 %. При меньшей влажности ростки быстро увядают, накапливается мало ферментов, эндосперм плохо и неравномерно растворяется. Переувлажненное зерно долго не начинает прорастать, а затем быстро трогается в рост с большим выделением теплоты. Замачивание обычно заканчивается по достижении влажности 38. 40 %. Во время замачивания зерно набухает, увеличиваясь в объеме, например, на 40. 45 % (ячмень). Из твердого и хрупкого оно становится мягким и эластичным.
Биохимические процессы при замачивании зерна
В результате увеличения влажности зерна при замачивании резко усиливается жизнедеятельность и в первую очередь дыхание зерна, сопровождающееся потребностью в кислороде. Вместе с тем запас кислорода в воде очень быстро уменьшается, например при замачивании ячменя на 60. 80 мин он исчезает, поэтому обеспечение зерна кислородом затруднено. При кислородном голодании образуется этиловый спирт, вредно влияющий на жизнеспособность зародыша. В таких условиях частично нарушается структура тканей и зерно легко переувлажняется. Во время последующего проращивания требуются длительная перестройка типа дыхания, сжигание спирта и других метаболитов, на образование которых были затрачены углеводы. Отсюда следует, что с самого начала замачивания должны быть созданы условия для нормального дыхания зерна.
При замачивании зерна одновременно с усилением дыхания происходит глубокая перестройка всего ферментного комплекса.
Проращивание зерна
Цель солодоращения - накопление ферментов, растворение межклеточных пластинок и стенок клеток эндосперма, что необходимо для снабжения развивающегося зародыша питательными веществами и перехода ферментов в сусло. Зерно проращивают в таких условиях, чтобы расход крахмала
на дыхание и образование новых вегетативных органов был минимальным, при возможно меньшем обсеменении микроорганизмами, особенно кислотообразующими.
Морфологические и цитолитические изменения зерна
Биохимические изменения зерна
При солодоращении наибольшую каталитическую активность проявляют кислые протеиназы, активаторами которых служат сульфгидрильные соединения, содержащие группу -Н, цистин и восстановленный глютатион. В первые сутки проращивания зерна количество глютатиона значительно увеличивается, причем в зародыше более энергично, чем в эндосперме. В последующие сутки накопление глютатиона в зародыше происходит медленнее, но все время в зародыше его больше, чем в эндосперме.
Активность кислой протеиназы в продолжение солодоращения возрастает приблизительно в 40 раз. Пептидазная активность проявляется также сильно, но позже протеиназной.
К концу проращивания в зерне накапливаются довольно активные липаза и фосфатаза (фитаза, нуклеотидаза). Активность фосфатазы тем выше, чем ниже температура солодоращения.
В результате проращивания повышается активность обеих групп ферментов, но соотношение их активности резко изменяется в обратную сторону и тем сильнее, чем ниже температура. Поэтому в процессе солодоращения накапливается значительное количество гидролитических ферментов при сравнительно небольших тратах крахмала на дыхание.
Изменение химического состава зерна
Потери сбраживаемых углеводов при солодоращении и способы их снижения
Потери сбраживаемых углеводов слагаются из затрат на дыхание и синтез новых вегетативных органов. С производственной точки зрения дыхание зерна в процессе его прорастания представляет двоякий интерес. С одной стороны, на него затрачивается сахар (крахмал), с другой - выделяются диоксид углерода и теплота, которые для создания нормальных условий необходимо удалять.
Согласно технологической инструкции по производству спирта потери сахара и крахмала не должны превышать 16 % от содержания их в исходном зерне. Предложено много способов снижения потерь крахмала, заключающихся в частичном обратимом ингибировании дыхания. Один из них, наиболее старый - накопление углекислоты в конце проращивания. Применение его возможно в герметически закрытых барабанных солодовнях, не получивших распространения в спиртовой промышленности. А. М. Малковым предложено добавлять в воду в процессе замачивания зерна ортофосфат, который, диффундируя в глубь его, блокирует свободные валентности железа, находящегося в цитохромной системе, ответственные за дыхание зародыша зерна. Такой же результат был получен при добавлении фторида натрия. В. Е. Деева применила диоксид серы, И. С. Ежов - вытяжку из мякинной оболочки и отрубей и многократное использование воды.
В пивоваренной промышленности начал находить применение способ повторного замачивания ячменя, заключающийся в том, что сначала зерно замачивают, как обычно, до содержания влаги 35. 40 %, затем его проращивают 3 сут и снова замачивают до влажности 50 %. После этого зерно оставляют без воды на 2. 3 сут при сильной аэрации холодным воздухом. Во время повторного замачивания ростки отмирают, дыхание подавляется, что благоприятно отражается на гидролитических процессах.
Ящичное пневматическое солодоращение
Проращивание ячменя и овса.
В течение первых 2 сут поддерживают температуру 19. 20 "С, в дальнейшем ее снижают ежесуточно на 1. 2 'С и к окончанию проращивания доводят до 13. 14 °С. Влажность готового солода должна быть 44. 45 %. Прекращают проращивание, как правило, на 10-е сутки.
Проращивание ржи и пшеницы.
Температурный режим проращивания такой же, как для ячменя и овса. У зерна ржи и пшеницы стебелек проходит снаружи, поэтому их перелопачивают осторожно, чтобы его не обломить. Зерно с обломленным стебельком медленно прорастает и быстро плесневеет.
Зерно этих культур ложится более плотным слоем, для увеличения скважистости его смешивают с двух-трехсуточным ячменным или овсяным солодом и проращивают до 10 сут вместе, т. е. ржаной и пшеничный солод готовят семи-восьмисуточными. Влажность готового солода 40. 41 %.
20 авг. 07 14 февр. 22, 23:54
Вы можете изменять любую статью на сайте, более того, ваше участие всячески приветствуется! Делитесь своими знания и опытом.
Читайте также: