Свойства ячменя и его использования для солодоращения
Обновлено: 07.09.2024
Солодом называют зерно злаков, пророщенное в искусственных условиях при определенной температуре и влажности. Процесс искусственного проращивания зерна называется солодоращением. Полученный продукт проращивания называется свежепроросшим солодом, который затем сушат и получают сухой солод.
Для приготовления солода применяется, как правило, ячмень. Это объясняется легкостью его обработки, хорошей всхожестью и неприхотливостью к почвенно-климатическим условиям и наиболее подходящим вкусовыми качествами.
Ячмень специальных сортов, предназначенных для солодоращения должен быть здоровым, крупным, без повреждений, очищенным и отсортированным. Он превращается в солод не сразу. Свежеубранный ячмень не достигает еще физиологической зрелости, т.е. в нем остаются не законченные биохимические процессы дозревания. По этому зерно должно отлежаться и дозреть в течении как минимум двух месяцев. При больших объемах этап вылежки проводится в специальных силосах. Ячмень предварительно сушат. В процессе дозревания в ячмене происходит продолжение синтез крахмала из сахаров, получение белков из аминокислот, снижается влажность и содержание растворимых в воде веществ. Происходит распад и окисление ингибиторов прорастания.
Из ячменя вырабатывают солод пивоваренный ячменный светлый и темный, а также карамельный и жженный. Солод ячменный является основным сырьем в приготовлении пива. Его применяют также для осахаривания крахмалосодержащего сырья в производстве спирта.
Для получения солода реже используют рожь. Из ржи получают солод ржаной сухой ферментированный (красный) и неферментированный (светлый).
Ржаной ферментированный солод в хлебопечении используется как вкусовая добавка при производстве улучшенных сортов ржаного хлеба. Он придает мякишу хлеба темнокоричневый цвет, приятный вкус и аромат.
Ржаной неферментированный солод в хлебопечении используется как препарат, содержащий активные ферменты для приготовления заварок, при переработке дефектной муки, как рецептурный компонент при выработке отдельных сортов хлеба.
Ржаной солод используется в производстве концентрата кваса и хлебного кваса.
При производстве солода основной стадией, на которой происходит формирование его свойств является стадия проращивания. При солодоращении в зерне протекают сложные морфологические и биохимические превращения. К морфологическим превращениям относят развитие зародыша и нарушение клеточной структуры эндосперма, к биохимическим – активацию ферментов, превращение сложных веществ в простые и процесс дыхания.
Стадии солодоращения предшествует стадия замачивания, во время которой начинают протекать физико-химические и биохимические процессы, приводящие к глубоким изменениям в зерне.
Основная цель замачивания – доведение зерна до влажности, оптимальной для солодоращения, дополнительная - удаление оставшихся после очистки и сортирования легких зерновых и незерновых примесей.
Физико-химические процессы при замачивании зерна.
Если влажность зерна не более 14%, то вся вода в нем находится в связанном состоянии и ее достаточно только для поддержания жизнеспособности зерна. При влажности, превышающей 15%, в зерне появляется свободная вода, в которой начинают растворяться питательные вещества и перемещаться к зародышу. Свободная вода создает возможность переноса ферментов из алейронового слоя и зародыша в эндосперм, где они переводят резервные вещества зерна в растворимые, усвояемые зародышем
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 %, но обильно орошают зерно водой во время проращивания.
Скорость замачивания зависит от структуры, размера зерна и температуры. Зерно большинства культур замачивают при 18. 20 С (смеси зерна и воды). При более высокой температуре необходимы частая смена воды, энергичное аэрирование, тщательное подавление микрофлоры, что усложняет управление процессом.
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, поэтому должны быть созданы условия для нормального дыхания зерна.
При замачивании зерна одновременно с усилением дыхания происходит глубокая перестройка всего ферментного комплекса.
Таким образом, с появлением свободной воды ускоряются биохимические процессы, связанные с жизнедеятельностью зародыша, усиливается дыхание зерна, активизируется деятельность ферментов.
Для выбора режима замачивания технологом анализируется сорт ячменя, содержание белка, энергия прорастания, водочувствительность и особенности предыдущих партий. В отечественной промышленности применяют следующие способы замачивания зерна: воздушно-водяное; в непрерывном потоке воды и воздуха; оросительное; воздушно-оросительное; с продолжительными воздушными паузами; перезамачивание.
Технологические режимы перечисленных способов замачивания приведены в таблице 2.
Таблица 2- Способы замачивания ячменя.
Попеременное нахождение зерна под водой (6 ч) и без воды (4 ч)
В непрерывном потоке воды и воздуха
Обработка зерна водой, предварительно насыщенной воздухом
Орошение зерна водой с помощью распределительного устройства
Чередование орошения зерна водой (1 ч) и воздушных пауз (4…5 ч)
Чередование замачивания в течение 6…7 ч с длительными воздушными паузами (20 ч)
Замачивание до влажности 38…44%, проращивание в течение 1 суток и перезамачивание (2 суток) до влажности 48%
С учетом физиологических особенностей зерна
Создание оптимальных условий для быстрого и равномерного поглощения влаги
современные способы замачивания основаны на изменении в сравнении с традиционными способами физических условий процесса, что позволяет добиваться быстрого и равномерного поглощения воды ячменем и в дальнейшем способствовать интенсификации проращивания и уменьшению потерь.
Конечная влажность ячменя называется степенью замачивания, ее определяют практическим и лабораторным путем.
После того как в процессе замачивания была достигнута необходимая степень увлажнения ячменя, приступают к непосредственному солодоращению, а именно искусственному проращиванию зерна в определенных условиях. При этом приводят в активное состояние ферменты для их участия в растворении мучнистого тела зерна. Технология солодоращения предусматривает проведение процесса в условиях, позволяющих в минимальные сроки добиться растворения зерна и приготовления качественного солода.
Морфологические изменения зерна. При проращивании в зерне протекают сложные морфологические превращения — развивается зародыш и нарушается клеточная структура эндосперма.
Рис. 3.1. Стадии проращивания зерна: а — второй день; б— четвертый день; в — седьмой день: 1 — корешок; 2 — листок; 3 — растворение эндосперма
С развитием зародыша появляется зародышевый корешок, который проходит через плодовую, семенную оболочки и цветочные пленки. Проникновение корешка через цветочные пленки служит внешним признаком начала проращивания. Одновременно с корешками начинает развиваться зародышевый листок, который растет под оболочкой и обычно не виден; длина его достигает 3 /4 длины зерна (рис. 3.1). В зависимости от условий проращивания (влажности, температуры, содержания кислорода, продолжительности ворошения и т. д.) зародышевые корешки имеют различный вид. При неблагоприятных условиях ростки тонки и вытянуты, при благоприятных — крепки и загнуты. Наряду с морфологическими происходят цитолитические изменения — нарушения клеточной структуры (растворение) эндосперма. Зона растворения почти точно следует за длиной стебелька, по которой можно судить о готовности солода.
Биохимические превращения зерна. В процессе проращивания ячменя ферменты переходят из неактивного состояния в активное и образуются новые вещества. Из комплекса ферментов, представленных в ячмене, наибольшее значение имеют гидролитические (карбогидролазы, пептидазы, эстеразы), вызывающие растворение эндосперма.
При проращивании изменяется структура зерна, что связано с действием комплекса ферментов, обусловливающих продолжительность процесса солодоращения и качество солода. В мучнистой части зерна — эндосперме — происходят глубокие изменения. Растворение начинается в слое эндосперма, ограничивающем зародыш, а затем - в направлении к верхнему кончику зерна. Под действием -амилаз, декстриназ, пептидаз, гемицеллюлаз запасные вещества эндосперма расщепляются до низкомолекулярных веществ. Далее эти вещества используются для питания зародыша, синтеза новыхвеществ и дыхания зерна.
Факторы, влияющие на проращивание зерна. На процесс солодоращения влияют следующие факторы: влажность проращиваемого ячменя; температура, степень аэрирования; продолжительность проращивания.
Влажность. При производстве темного солода всегда стремятся к высокой влажности (45. 47%) проращиваемого ячменя, чтобы достичь более глубокого растворения зерна. По современной технологии светлого солода также предусматривается проращивание ячменя при повышенной влажности (45. 48%) по сравнению с принятой ранее (42. 44%). При этом важно, чтобы влажность увеличивалась с учетом изменений, происходящих в зерне.
Высокий показатель влажности поддерживают в течение 2. 4 суток, для чего зерно орошают водой. Благодаря повышению влажности ячменя при проращивании до 48% можно улучшить степень растворения солодаУвеличивается активность амилаз, но повышается цветность солода вследствие увеличения степени растворения низкомолекулярных азотистых веществ и полифенолов. Потери сухих веществ также повышаются, но при этом не наблюдается понижения экстрактивности солода.
Температура. На активацию и образование ферментов при проращивании первоочередное влияние оказывает температура. В большинстве случаев ячмень необходимо проращивать при температуре 13. 18 °С. При температуре ниже 6 °С и выше 30 °С процессы жизнедеятельности в ячмене прекращаются. В диапазоне от 13 до 18 °С обеспечиваются высокая экстрактивность солода, усиление амилолитической и протеолитической активности ферментов, более глубокое растворение белков и снижение потерь сухих веществ. На 4…5-е сутки проращивания ячменя деятельность ферментов ослабевает, и для дальнейшей их активации необходимо повысить температуру. Для повышения степени растворения белков температуру повышают до 19. 20 °С. В последующие сутки проращивания ячменя с высоким содержанием белка (выше 11,5%) температуру увеличивают до 20. 22 °С, чтобы усилить действие цитолитических ферментов и растворение зерна. Для получения светлого солода ячмень проращивают при низкой температуре — от 13 до 18 °С, для приготовления темного солода в первые сутки ращения температура 15. 17 °С, а в последующие ее повышают до 22. 25 °С.
Степень аэрации. В начале проращивания ячмень нуждается в кислороде, поскольку диоксид углерода препятствует дыханию зародыша и образованию амилазы, эндо-3-глюканазы и эндопептидазы. Следовательно, в этот период ячмень следует аэрировать. На 4…5-е сутки проращивания, когда накопившиеся в достаточном количестве ферменты уже могут действовать без кислорода, ограничивают аэрирование ячменя, что приводит к сокращению потерь сухих веществ на дыхание. Обоснованная аэрация ячменя при проращивании приводит к снижению потерь сухих веществ и приготовлению качественного солода.
Продолжительность проращивания. Время, необходимое для достижения требуемой степени растворения зерна, зависит от сорта, года урожая и места произрастания ячменя, а также от типа приготовляемого солода и способа солодоращения.
Обычно для приготовления светлого солода хорошего качества достаточно 6. 7 суток. Если в течение 6 суток невозможно достичь желаемого растворения зерна, то солодоращение следует проводить 7. 9 суток. При увеличении периода солодоращения на двое суток и повышении влажности ячменя до 49% удается получить нужную степень растворения зерна. Однако качество этого солода уступает 6—7-суточному солоду, приготовленному из хорошего ячменя. Потери сухих веществ в этом случае на 1,0. 1,7 % выше. Следовательно, приготовление солода из ячменя низкого качества приводит к увеличению времени проращивания и повышению потерь сухих веществ.
В солодовенном производстве для уменьшения периода солодоращения и потерь сухих веществ применяют активаторы и ингибиторы роста зерна.
Наибольшее практическое значение из всех активаторов имеет гиббереллиновая кислота. При использовании гиббереллиновой кислоты можно сократить продолжительность солодоращения почти на сутки и увеличить экстрактивность солода на 1,3%.
Для уменьшения потерь сухих веществ солода применяют вещества, ограничивающие рост, — ингибиторы. Они могут противодействовать чрезмерному развитию и влиянию ферментов. В последнее время за рубежом в качестве ингибиторов стали применять бромид калия, бромат калия, хлорид кальция, хлорид натрия, формальдегид, нитрат магния и др.
Действие активаторов способствует более быстрому образованию и накоплению ферментов, что может привести к перерастворению солода и большим потерям при солодоращении. Поэтому часто наряду с активаторами на определенном цикле солодоращения используют и ингибиторы.
Таким образом, активаторы и ингибиторы интенсифицируют процесс солодоращения, а для получения желаемого состава солода и сокращения потерь следует применять совместно активаторы и ингибиторы.
Способы солодоращения. В настоящее время применяют следующие способы солодоращения: токовое, пневматическое и статическое.
Токовое солодоращение. Токовая солодовня — закрытое помещение с гладким асфальтовым или бетонным полом. Замоченное зерно выгружают на вымытый и продезинфицированный пол тонким слоем (25. 30 см) и проращивают при 10. 12 °С, но не выше 18 °С. Для подвода кислорода воздуха и поддерживания требуемой температуры зерно периодически перелопачивают. Длительность проращивания светлого солода 7. 8 суток, а темного — 9 суток. Этот способ требует значительных затрат труда, летом трудно регулировать температуру солода. Необходимы большие площади для организации данного вида солодоращения.
Пневматическое солодоращение. Принцип пневматического солодоращения основан на продувании очищенного и увлажненного воздуха определенной температуры через высокий слой прорастающего зерна. При этом обеспечиваются подвод кислорода воздуха к зерну, удаление диоксида углерода и регулируется температура. Пневматические солодовни по конструкции разделяются на ящичные и барабанные.
Пневматическая ящичная солодовня (рис. 9.3). В ящиках (имеет два дна: внутреннее (сетчатое), на которое помещают зерно, и наружное (цементированное) с небольшим уклоном для стока воды; количество ящиков соответствует количеству суток ращения; на высоте 60—80 см от основного дна установлено второе ситчатое дно, на которое укладывается проращиваемое зерно. Подситовое пространство служит каналом для подачи кондиционированного воздуха в слой солода. Перемешивание и выгрузка солода из ящика производятся шнековым ворошителем–разгрузчиком.
Солодовня с передвижной грядкой — разновидность ящичной солодовни. Такая солодовня представляет собой длинный ящик 2, подситовое пространство которого разделено поперечными перегородками на 8. 16 отделений. В этой солодовне осуществлена полная механизация работ с зерном с помощью ковшового ворошителя. Зерно, выгруженное из аппарата для замачивания, через каждые 12 ч при помощи ковшового ворошителя перемещается от одного конца аппарата к другому. Для поддержания необходимых температурного и влажностного режимов проращивания зерна в подситовое пространство ящика подают кондиционированный воздух. За 7. 8 суток проращиваемое зерно продвигают вдоль всего ящика, за это время оно превращается в свежепроросший солод, который ковшовым ворошителем выгружают в приемный бункер.
Барабанная солодовня состоит из ряда солодорастильных барабанов, число которых соответствует числу суток проращивания зерна. На практике применяют два вида закрытых пневматических барабанов: с плоским ситом и с ситчатыми трубами. Замоченное зерно загружают в барабан, заполняя 50. 60% его объема, и приводят во вращение для выравнивания слоя ячменя. Проращивание зерна происходит в неподвижном барабане при нижнем горизонтальном положении сита. Для перемешивания зерна барабан приводят во вращение через 3 ч в 1. 4-е сутки и через 4. 6 ч в 5. 6-е сутки. В процессе проращивания в барабане зерно продувается кондиционированным по температуре и влажности воздухом, подаваемым через воздуховоды. Применяя барабанные солодовни, можно автоматизировать процесс проращивания зерна, механизировать трудоемкие работы и получить качественный солод.
Барабанные солодовни представляют собой стальной горизонтальный цилиндр, установленный на двух парах опорных роликов. Проращиваемый ячмень заполняет барабан на 50…60% объема. Проращиваемое зерно, как и в ящичной солодовне, проветривается кондиционированным воздухом, а перемешивание осуществляется медленным вращением барабана. Барабанные солодовни позволяют полностью механизировать и автоматизировать процессы солодоращения.
Различают два вида закрытых пневматических барабанов: с плоским ситом и с ситчатыми трубами.
Статическое солодоращение. Способ заключается в том, что в одном и том же аппарате осуществляются процессы замачивания и проращивания зерна, а иногда и сушка солода. Этот способ получил широкое распространение, хотя в последнее время интерес к нему несколько упал из-за некоторых сложностей в регулировании технологических процессов.
Стенки ящика изготовлены из железобетона, дно — из листовой стали, сита оцинкованные, штампованные, с продольными ячейками 2,2X20 мм. Над ящиками смонтированы форсунки для подачи воды с целью орошения зерна при замачивании и ращении.
Особенностью данной установки является то, что в одном аппарате осуществляются основные технологические операции производства солода в высоком слое (до 1,3 м): замачивание ячменя, ращение, сушка солода. Эти операции протекают последовательно, что позволяет механизировать производственный процесс. Конструктивное исполнение и технологический режим установки позволяют снизить затраты на строительство солодовни, расход воды на замачивание зерна, количество перевалок.
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 %.
Аннотация научной статьи по прочим технологиям, автор научной работы — Белокурова Елена Сергеевна, Борисова Лилия Михайловна, Лепеш Григорий Васильевич
В данной статье рассказывается о том, что в настоящее время солодовенная отрасль России отстаёт в своём развитии от пивоваренной и не всегда обеспечивает её необходимым количеством солода . Основная причина – нехватка высококачественного пивоваренного ячменя.
Похожие темы научных работ по прочим технологиям , автор научной работы — Белокурова Елена Сергеевна, Борисова Лилия Михайловна, Лепеш Григорий Васильевич
Физиологические показатели качества ячменя пивоваренного – основа для получения солода высокого качества
SELECTION STRATEGY GAMES FOR BREWING BARLEY MALTING
This article shows that at present the malting industry in Russia lags behind in the development of brewing and it does not always provide the necessary quantity of malt . The main reason – the lack of high-quality malting barley.
СТРАТЕГИЯ ПОДБОРА ПАРТИЙ ЯЧМЕНЯ ПИВОВАРЕННОГО ДЛЯ
Е.С. Белокурова1, Л.М. Борисова2, Г.В. Лепеш3
1 Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет (СПбГТЭУ),
194021, Санкт-Петербург, ул. Новороссийская, д. 50;
2Санкт-Петербургский государственныйуниверситет сервиса и экономики (СПбГУСЭ),
191015, Санкт-Петербург, ул. Кавалергардская, 7, лит. А.
В данной статье рассказывается о том, что в настоящее время солодовенная отрасль России отстаёт в своём развитии от пивоваренной и не всегда обеспечивает её необходимым количеством солода. Основная причина - нехватка высококачественного пивоваренного ячменя.
Ключевые слова: ячмень пивоваренный, показатели качества, солод.
SELECTION STRATEGY GAMES FOR BREWING BARLEY MALTING
E.S. Belokurova, L.M. Borisova, G.V.Lepesh
St. Petersburg state University of Commerce and Economics, 194021, Saint-Petersburg, Novorossiyskaya st. 50; St. -Petersburg state university of service and economy (SPbSUSE), 191015, St.-Petersburg, streetKavalergardsky, 7 A.
This article shows that at present the malting industry in Russia lags behind in the development of brewing and it does not always provide the necessary quantity of malt. The main reason - the lack of high-quality malting barley.
Key words: barley brewing, quality, malt.
В начале XXI века в России одной из быстроразвивающихся отраслей пищевой промышленности стала пивоваренная отрасль. Но на настоящий момент, по мнению многих экспертов, положение дел в пивоваренной отрасли считается нестабильным, вследствие того, что ситуация на пивном рынке России изменилась и достигла критической точки.
По данным Росстата, производство пива в России по итогам шести месяцев 2012 г. упало на 3,3% в сравнении с аналогичным периодом 2011 г. По данным Союза российских пивоваров, отрицательная динамика в отрасли наблюдается уже пять лет. Так, только с 2008 по 2011 г. производство пива сократилось более чем на 13%. [1].
Основное сырьё в пивоваренной промышленности - это пивоваренный ячмень. В
Таблица 1 Импорт пивоваренного ячменя в Россию в 2006-2011 гг (тыс. тонн)
Страны- поставщики 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Дания 79,9 55,5 34,1 0 0 273,4
Швеция 17,1 13,2 26,8 4,6 0 52,4
Франция 13,9 49,2 22,6 12,4 0 21,1
Казахстан 28,1 47 42,0 34,9 12,8 0
Финляндия 23,0 58,2 23,5 8,0 0 7,3
Великобритания 0 5,1 2,6 0 0 6,2
Прочие 23,6 7,4 17,3 5,0 0,1 8,7
Всего 185,6 174,3 172,9 64,8 12,9 369,1
2001 году до 70% российского пива вырабатывалось на импортном сырье. Для решения проблемы с ячменём пивоваренным Министерством сельского хозяйства Российской Федера-ции была разработана отраслевая целевая программа "Пивоваренный ячмень и солод" на
2002 - 2005 гг. и на период до 2010 г., согласно которой планировалось увеличить посевные площади под пивоваренный ячмень в РФ до 500 тыс. га, что фактически уже выполнено [2]. И в настоящее время уже около 80 % пива вырабатывается из ячменя отечественного производства. Но ячменя отечественного производства по-прежнему не хватает, о чём свидетельствует увеличение объёма импорта пивоваренного ячменя. Данные по импорту приведены в табл. 1 [3].
Таким образом, несмотря на то, что объёмы производства пива в натуральном вы -ражении снижаются и, несмотря на все меры, предпринятые Правительством Российской Федерации и сельхозпроизводителями, ячмень пивоваренный приходится покупать в других странах. Основная причина нехватки ячменя состоит в том, что пивоваренный ячмень, выращенный в России, по свои технологическим характеристикам не всегда соответствует требованиям пивоварения. Поэтому часто ячмень пивоваренный по показателям качества переводят в фуражный.
Основная доля выращиваемого пивоваренного ячменя используется для производства солода. Недостаточное количество ячменя тормозит развитие солодовенной промышленности. В таблице 2 приведены данные по производству солода за последние годы.
Данные таблицы 2 свидетельствуют о постепенном ежегодном снижении производства солода.
Солод - это продукт, получаемый из пророщенных в искусственных условиях зерен злаковых культур. Солод бывает ржаной, пшеничный, ячменный. Солод применяют во многих отраслях пищевой промышленности: хлебопечении, производстве спирта, дрожжевом производстве. Больше всего солода используется в пивоварении, и в основном это ячменный солод, т.к. по содержанию экстрактивных веществ и степени их сбраживания ячменный солод больше всех остальных типов солода пригоден для производства пива. При проращивании ячменя происходят химико-биологические процессы цитолиза, протеолиза и накопления ферментов [4], что необходимо для получения качественного пива.
Для получения солода высокого качества подходят не все сорта ячменя. Для солодоращения пригодны только определенные сорта пивоваренного ячменя, качество которых зави-
сит от разных факторов: ботанического сорта, имеющего определённые генетические харак-теристики, погодно-климатических условий выращивания, используемых удобрений и т.д. Также неблагоприятные погодные условия (засушливое или дождливое лето) приводят к ухудшению важных технологических характеристик ячменя пивоваренного.
В засушливые годы, каким, например, был 2010 год, в большинстве центральных районов России ячмень содержал белка на 20 -30% больше, чем это рекомендовано действующим в России ГОСТ 5060-86 [5]. Из такого ячменя невозможно получить качественный солод. Содержание белка является одним из важных показателей качества солода, обеспечивающего коллоидно-белковую стойкость пи -ва и полноту его вкуса. В соответствии с ГОСТ 29294-92 массовая доля белковых веществ в сухом веществе солода должна быть не более 11,5 % для солодов высшего качества и солодов первого класса [6] . В импортных солодах этот показатель не должен превышать 11 %. Повышенное содержание высокомолекулярных белков приводит к затруднениям при фильтровании пивного сусла, неэффективной коагуляции белковых веществ при кипячении сусла с хмелем, неудовлетворительной степени осветления сусла и пива. Сусло, полученное в таких условиях, имеет пониженную конечную степень сбраживания, пиво - невысокие органолептические показатели и низкую биологическую стойкость.
В дождливые годы, как например, в 2012 году, наблюдается заражение ячменного зерна плесневыми грибами. На зернах ячменя чаще всего встречаются плесневые грибы рода фузариум. На размножение в зерновых культурах данных плесеней оказывают сильное влияние условия хранения, а именно температурновлажностный режим хранения и санитарногигиеническое состояние хранилищ.
При солодоращении на первой стадии замачивания зерна большая часть микробиоты смывается с поверхности зерна. Но мицелий грибов рода фузариум попадает внутрь ячменного зерна, а при проращивании из-за повышенной влажности и оптимальной температуры создаются благоприятные условия для развития микро-
Таблица 2. Производство солода в России 2006-2011 гг (тыс.тонн)
2006 2007 2008 2009 2010 2011
1166 1470 1363 1090 993 954
мицетов, поэтому плесневые грибы начинают расти и размножаются внутри зерна и погибают только при сушке готового солода. Зерно, заражённое фузариозом и другими микромицетами, может представлять опасность для здоровья человека, т.к. различные грибы рода фузариум способны вырабатывать токсины. [7]. Поэтому фуза-риозное зерно также нежелательно использовать для производства солода.
Целью нашей работы явилось исследование различных партий пивоваренного ячменя по показателям качества, которые важны в технологии солодоращения.
Объектами исследования являлись зер-нопродукты: 4 образца ячменя ярового двухрядного западноевропейской селекции, Ана-бель (AnnaBell), Маргрет (Margret), Скарлетт (Scarlett), Ксанаду (Xanadu) и 1 образец ячменя двухрядного российской селекции Сигнал. Среди исследованных образцов только один является отечественным сортом. Это связано с тем фактом, что в советское время селекцией пивоваренного ячменя занимались мало. Основное внимание селекционеров было уделено выведению высокобелковых сортов кормового ячменя. Из такого ячменя пиво получалось плохого качества, и выход его был меньше.
В последние годы XX века на российском пивном рынке произошёл процесс укрепления международных пивных компаний, которые также занимались поиском сырьевой базы для пивоварения. Они предложили сорта западноевропейской селекции, пригодные для выращивания в нашей стране.
По результатам многих научных исследований известно, что для получения высококачественного пивоваренного ячменя необходимо наличие местного пивоваренного сорта и выращивание ячменя в соответствующих агротехнических и почвенно-климатических условиях [4]. Но, как показывают эти же исследования, все же не стоит переоценивать роль сорта. Фактически пивоваренные свойства зерна на 80% и более формируются за счет агроклиматических условий и технологии возделывания и только на 20% зависят от генетических особенностей сорта. Несмотря на это в настоящее время на отечественном рынке все же пре-
обладают сорта пивоваренного ячменя западной селекции.
Дело дошло до того, что в список пивоваренных сортов ярового ячменя, включенных в Госреестр России по центральночернозёмному региону в 2003 г. были внесены такие сорта западно-европеской селекции, как: Аннабель®, Ауксиняй 3, Белгородец, Визит, Горинский, Гонар, Дворан, Зазерский 85, Зер-ноградец 770®, МИК-1, Одесский 100, Одесский 115, Приазовский 9®, Скарлетт®, Сузда-лец®, Чакинский 221, Эльф®. Здесь знаком ® показаны сорта, охраняемые патентами на селекционные достижения и представляющие собой интеллектуальную собственность. Выращивание их без лицензии запрещено законодательством Российской Федерации. Лицензионные договора на действия с семенами этих сортов заключаются с патентообладателями (лицензиарами) с последующей выплатой им роялти - селекционного вознаграждения за использование конкретного сорта.
В целом количество пивоваренных сортов за последние 10 лет увеличилось с 38 до 64. Площади под пивоваренными сортами составили в 2010 году около 3 млн. га или 44% от всей площади, занятой ячменем в РФ, а в Центрально-Черноземном регионе - 0,8 млн. га или практически 100%. Однако ежегодно Россия сталкивается с дефицитом своего сырья для производства пива, имея при этом неограниченные возможности. Так за рубежом закупается значительное количество солода. В полной мере обеспечить пивоваренную промышленность этим качественным российским сырьем не позволяют не только специфические погодные условия России, но и слабая материальнотехническая база, а также низкая агротехника и недостатки в семеноводстве [8].
По органолептическим, физико-
химическим показателям и по содержанию примесей органического и неорганического происхождения ячмень пивоваренный должен соответствовать ГОСТ 5060-86 [5]. Настоящий стандарт распространяется на зерно пивоваренных сортов ячменя, заготовляемое государственной заготовительной системой и поставляемое пивоваренной промышленности.
Во всех исследуемых партиях ячменя пивоваренного определялись наиболее важные
в технологии солодоращения органолептические, физико-химические и физиологические показатели.
Методы определения качественных
Ячмень, поставляемый для пивоварения, в зависимости от качества подразделяют на два класса в соответствии с требованиями и нормами, указанными в ГОСТ 5060-86 [5].
Отбор проб проводили по ГОСТ 13586.3-83. Для проверки соответствия качества зерна требованиям нормативнотехнической документации анализировали среднюю пробу массой 2,0, выделенную из объединённой пробы [9].
Оценку зерна ячменя по внешним признакам проводили в соответствии с ГОСТ 10967-90 [10].
Определение массовой доли влаги - по ГОСТ 13586.5-93. Метод заключается в измерении убыли массы навески измельчённого зерна, высушенного в воздушно-тепловом шкафу при фиксированных параметрах: температуре и продолжительности сушки. Высушивание проводили до постоянной массы [11].
Определение белка - по ГОСТ 1084691. Метод заключается в превращении азота белковых веществ в соли аммония при минерализации зерна азотной кислотой, дальнейшем подщелачивании продуктов реакции, в отгонке выделившегося аммиака в титрованный раствор серной кислоты [12].
Определение жизнеспособности - по ГОСТ 12039-82. Метод основан на способности дегидрогеназ живых клеток зародыша восстанавливать бесцветный раствор хлористого тетразола в фармазан. В результате зародыш таких семян приобретает красный (малиновый) цвет. Зародыши мёртвых семян остаются неокрашенными [13].
Результаты исследования ячменя пивоваренного
Оценка ячменя пивоваренного по внешним признакам показала, что у всех исследуемых сортов ячменя пивоваренного цвет был от светло-жёлтого до жёлтого. Все образцы имели запах свежей соломы, характерный для здорового зерна ячменя, без посторонних запахов
(затхлого, солодового, плесневого). Все представленные образцы ячменя пивоваренного были в здоровом, негреющемся состоянии.
Результаты определения массовой доли влаги представлены на рисунке 1.
Рисунок 1. Содержание влаги в зерне ячменя в %
Результаты определения содержания белка представлены на рисунке 2
Анабель Маргрет Скарлет Сигнал Сигнал Рисунок 2. Содержание белка в зерне ячменя в %
Результаты определения жизнеспособности ячменного зерна представлены на рисунке 3.
Рисунок 3. Жизнеспособность зерна ячменя в %
1. Из исследованных образцов ячменя пивоваренного наиболее высокие показатели качества и подходящие для солодоращения имели образцы западной селекции Анабель (AnnaBell), Маргрет (Margret), Скарлетт (Scarlett), Ксанаду (Xanadu), причём их показатели качества мало отличались. Это можно объяснить тем фактом, что в западноевропейских странах, где культивируют пивоваренный ячмень, для посева используют сорта ячменя только с определённы -ми, точно установленными свойствами, которые являются главными для солодоращения и производства пива. Кроме того, в большинстве Европейских стран селекционные работы и районирование сортов в значительной степени способствовали выравниванию и стандартизации сырьевой базы, и в настоящее время выведены и выращиваются такие сорта ячменя, которые по качественным показателям существенно не отличаются друг от друга [4].
2. На данном этапе солодовенная отрасль России отстаёт в своём развитии от пивоваренной и не всегда обеспечивает её необходимым количеством солода. Основная причина отставания - нехватка высококачественного пивоваренного ячменя.
3. Большинство отечественных сельхозпроизводителей при выращивании ячменя пивоваренного отдают предпочтение сортам западноевропейской селекции. Это связано с разными факторами: с приходом на отечественный рынок западных инвесторов и с недостатком семенного материала отечественной селекции для посевов пивоваренного ячменя. При закупке семенного материала пивоваренного ячменя иностранной селекции предусмотрены субсидии на возмещение части затрат на приобретение элитных семян и др.
4. Одна из основных задач учёных и полеводов - это выведение новых сортов и разработка технологии выращивания пивоваренных сортов ячменя отечественной селекции.
4. Нарцисс Л. Пивоварение. Т.1 Технология солодоращения. Перевод с нем. Под общ. ред. Г.А. Ермолаевой и Е.Ф. Шанеко - СПб: Профессия, 2007 г.
5. ГОСТ 5060-86 "Ячмень пивоваренный. Технические условия".
6. ГОСТ 29294-92 Солод пивоваренный ячменный. Технические условия.
7. Белокурова Е.С. Микромицеты пивоваренного ячменя. // Пиво и напитки безалкогольные и алкогольные, соки, вино №3, 2009 г. с. 30-31.
8. Шмаль В.В. Сортовые ресурсы ячменя и овса в России. // Зерновое хозяйство России, № 3. 2011 г.. с.23-32.
9. ГОСТ 13586.3-83 ГОСТ 13586.3-83 Зерно. Правила приемки и методы отбора проб (с Изменениями N 1, 2).
10. ГОСТ 10967-90 Зерно. Методы определения запаха и цвета
11. ГОСТ 13586.5-93 Зерно. Метод определения влажности.
12. ГОСТ 10846-91 Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка.
13. ГОСТ 12039-82. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения жизнеспособности.
Читайте также: