Производство пива: стадия солодоращения

В ячмене полифенолоксидаза относительно высокоактивна, причем при проращивании ее активность увеличивается вдвое и зависит от сорта ячменя, места возделывания и климатических особенностей года.

Липоксигеназа — это фермент, способный окислять ненасыщенные жирные кислоты (из липидов ячменя — только линолевую и линоленовую кислоты) до гидропероксидов соответствующих кислот. В ячмене содержится липоксигеназа, продуцирующая 9-гидроперекисную кислоту. При солодоращенин образуются изоферменты, продуцирующие 9- и 13-гидроперекисные кислоты. Активность липоксигеназы при солодоращении возрастает в 3-8 раз, но при сушке она инактивируется[4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Технологическая часть

 

3.1 Выбор способа производства

В производстве солода, принципиальная структурная схема которого приведена на рисунке 7, можно выделить следующие технологические стадии:

• мойка и замачивание зерна;

• солодоращение;

• сушка свежепроросшего солода;

• отделение от высушенного солода ростков.

Рисунок 7- Технологическая схема солодовенного производства

 

 

 

 

 

3.1.1 Выбор способа замачивания ячменя

Технологической целью замачивания является активизация зерна перед проращиванием за счет повышения влажности до 43...48%, при которой обеспечивается хорошее растворение эндосперма и биосинтез ферментов.

Замачивание зерна осуществляют в замочных аппаратах, при этом в процессе замачивания необходимо организовать:                    

• загрузку и выгрузку зерна;

• подвод воды с оптимальной температурой;

• подвод и равномерное распределение воздуха в аппарате для аэрации зерна;

• удаление диоксида углерода из зерновой массы;

• отвод замочной воды.

Процесс замачивания может быть осуществлен одним из следующих способов:

Воздушно-водяное замачивание(мокрое), при котором зерно попеременно находится то под водой, то без воды. Во время водяной фазы замачивания через водо-зерновую смесь периодически прокачивают сжатый воздух, а во время воздушной фазы - из межзернового пространства периодически отсасывают воздух, содержащий образующийся при дыхании диоксид углерода. Сокращение времени пребывания зерна под водой благоприятно влияет на развитие зерна. Воздушные паузы составляют 50-80 % общего времени замачивания. Адгезионная вода, находящаяся на поверхности зерна, не только способствует равномерному повышению степени замачивания, но и ведет к уменьшению общей его продолжительности и ускорению прорастания.

Оросительное замачивание(пневматическое), при котором промытое и продезинфицированное зерно непрерывно орошают водой и аэрируют кондиционированным воздухом. Этот способ гарантирует эффективное увлажнение зерна, достаточный подвод кислорода и удаление ингибирующих веществ, выделяемых в процессе жизнедеятельности зерна. Применение оросительного замачивания с продолжительными воздушными паузами требует использования замочных аппаратов с плоским днищем.                  При недостаточном количестве кислорода в воде в начальный период замачивания в зерне обнаруживают слабые признаки брожения, в результате которого выделяются спирты и диоксид углерода, замедляющие развитие зародышевого корешка. Для предотвращения брожения в замочном аппарате применяют орошение водой и продувку кондиционированным воздухом.

Воздушно-оросительное замачивание(пневматическое), при котором орошение зерна водой чередуют с продолжительными воздушными паузами, во время которых осуществляют аэрирование. Этот способ создает самые оптимальные условия для замачивания зерна, так как уже при влажности 27-30 % зерно начинает прорастать. В дальнейшем с повышением влажности зерна увеличивается число проросших зерен. Воздушно-оросительный способ замачивания при температуре воды 18…20 °С и высоте слоя зерна до 1,5 м позволяет ускорить процесс солодоращения, сократить потери сухих веществ и повысить активность ферментов. Это связано с тем, что зерно легче поглощает воду после того, как начинает прорастать.

Следовательно, процесс замачивания необходимо сочетать с проращиванием зерна в одном аппарате.                                                                                            

Воздушно-оросительное замачивание проводят в основном в солодорастильных аппаратах, снабженных шнековыми или лопастными ворошителями. Зерно увлажняют путем периодического орошения слоя водой, для чего на ворошителе устанавливают распылительные форсунки в два ряда с обеих сторон рамы.                                                                                                                      

В промышленности применяют и другие способы замачивания: воздушно-водяной в непрерывном токе воды и воздуха, оросительное замачивание и др. Все они уступают описанным выше способам замачивания ячменя, как по экономическим, так и по биохимическим показателям. Наибольшее снижение потерь сухих веществ может быть получено при повторном замачивании ячменя, предварительно обработанного токами высокой частоты. Но при любом способе всегда приходится приспосабливаться и видоизменять режим работы при переработке ячменя нового урожая.

Замачивание в непрерывном потоке воды и воздуха(пневматическое), при котором в аппарат непрерывно подают воду, предварительно насыщенную воздухом.

Продолжительность цикла мойки и замачивания в современных солодовнях составляет 24...48 часов.

По способу подачи воды и воздуха различают пневматическое и мокрое замачивание. 

В условиях микросоложения преимущества пневматического способа менее заметны, чем на крупных предприятиях: даже при оптимальных условиях проведения экспериментов в условиях микросоложения ни водочувствительность, ни неравномерное прорастание не обнаруживаются. Применение пневматического способа нередко приводит к повышенным потерям сухих веществ при существенном улучшении качества солода. При солодоращении в крупных объемах, однако, труднее управлять подачей воздуха и воды при заливе зерна водой, так что здесь (особенно в годы, когда получают ячмень с меньшей водочувствительностью) применение пневматического замачивания и ступенчатого повышения влажности дает хорошей эффект, а с помощью современных солодорастильных установок и встряхиванием (производительностью более 150 т) можно получить высокое качество солода. Как следует из таблицы и рисунка, накопление ферментов при этом способе замачивания проходит значительно быстрее и эффективнее. Применение способа замачивания с длительными воздушными паузами приводит к существенному ускорению накопления ферментов, что является предпосылкой сокращения общей продолжительности замачивания и проращивания. Накопление α-амилазы показано в таблице 5.

 

 

Таблица 5- Накопление α-амилазы

                                                             Активность α-амилазы, ед. ASBC

 Продолжительность

     замачивания, ч                        

                                                       Чисто мокрое             Пневматическое

                                                        замачивание                  замачивание

                                                          11°С                         15°С                21°С

            24                                           0                                0,4                 0,6

            27                                           -                                 2,2                 4,9

            48                                           -                                 7,6                   -

            50                                           -                                   -                  14,5

            52                                           -                                   -                  15,4

            54                                           -                                 9,6                    -

            74                                           -                                   -                      -                

            78                                         0,5                               23,3               34,4

Зависимость содержания мальтозы от способа замачивания представлена на рисунке 8.

    Содержание мальтозы, г/100г CB солода

                                                        Продолжительность, ч

     Пневматический способ замачивания до влажности 48% при            

                          температуре 15°С

  Мокрое замачивание до влажности 43% при температуре 11°С

  То же до влажности 46%

Рисунок 8- Зависимость содержания мальтозы от способа замачивания

 

3.1.2 Выбор системы солодоращения

Технологической целью солодоращения является обогащение зерна ферментами, которые активно синтезируются в процессе проращивания.

Солодоращение осуществляют в солодорастильных аппаратах в течение 5...7 суток, при этом необходимо обеспечить:

• загрузку и равномерное распределение замоченного зерна в солодорастильном аппарате;

• кондиционирование воздуха;

• подвод воздуха для дыхания зерна;

• удаление диоксида углерода, выделяемого при дыхании зерна;

• отвод теплоты, выделяющейся в процессе жизнедеятельности зерна;

• подвод влаги для предотвращения подвяливания зерна;

• периодическое ворошение проращиваемого зерна;

•  выгрузку свежепроросшего солода из солодорастильного аппарата.

Ворошение зерна в процессе проращивания осуществляют во избежание превращения сыпучей массы зерна в сплошной «монолит», который может образовываться за счет переплетения солодовых ростков, и для улучшения тепло- и массообмена в слоезерна.                                         

Ряд инженерных задач, таких как подвод кислорода и влаги, а также отвод избыточного тепла и удаление диоксида углерода, решаются одновременно за счет принудительного нагнетания кондиционированного воздуха через слой зерна. При этом расчет систем аэрации солодорастильного аппарата осуществляют исходя из теплового баланса, поскольку на обеспечение эффективного теплообмена требуется существенно большее количество воздуха, нежели для массообмена.

Тепловыделение в процессе солодоращения не равномерно и носит экстремальный характер. Поэтому расход воздуха, нагнетаемого в солодорастильный аппарат, также не равномерен и зависит от стадии проращивания. Ориентировочно его относительный расход составляет: в первые сутки — 30...40 % от максимального значения, вторые - 60...70%, третьи - 80...90%, четвертые - 100%, пятые - 90...95%, шестые — 80...90 % и седьмые — 15...30 %.

Токовая солодовня

Токовая солодовня- самый простой вид солодовен. Ведение процесса проращивания в значительной степени зависит от устройства и характеристик тока. Наибольшее влияние на ведение гряд оказывает температура, которая должна и при изменяющихся температурах наружного воздуха оставаться одинаковой — от 10 до 12 °С. Если ток легко нагревается, встает вопрос о целесообразности холодного ведения гряд. Если ток слишком холодный, увеличивается продолжительность проращивания, которое в этом случае длится до тех пор, пока в замоченной грядке за счет жизнедеятельности зерна не будет достигнута желаемая температура проращивания 10-12 °С. Применяют и специальное покрытие из плиток или цементной стяжки с искусственным охлаждением рассолом, аммиаком пли фреоном F22.

Влажность зерна имеет такое же значение, как и температура. У грядки большая поверхность контакта с окружающим воздухом. Несмотря на образование при окислении крахмала водяного пара, выпадающего в виде конденсата, грядка склонна к высыханию, если относительная влажность воздуха не превышает 95%. Только в этом случае создаются предпосылки достаточного отпотевания.

Влажность воздуха зависит от его количества и его смен на току. Количество воздуха определяется в первую очередь высотой помещения, которая не должна превышать 3-4 м. Влажность воздуха определяют с помощью психрометров и гигрометров.

Производительность и рентабельность токовой солодовни: ворошение зерна необходимо проводить 12- 16 раз, из-за чего требуется большое число квалифицированных рабочих. Производительность труда солодовщика при ворошении зависит от стадии солодорашения.

Недостатки:

• потребность в относительно больших производственных площадях;

• малая удельная нагрузка на площадь поверхности тока;

• зависимость от климатических условий;

• невозможность автоматизированного управления.

Пневматическая солодовня

Для всех пневматических систем солодоращения характерным является ведение процесса в высоком слое. Это возможно, если проращиваемый материал охлаждается воздушным потоком, насыщенным влагой. Такое постоянное и достаточное охлаждение грядки без удаления при этом заметного количества влаги является важнейшей, но и труднейшей задачей пневматического солодоращения. При высоком слое проращиваемого материала с интенсивной энергией роста охлаждение требует значительного избытка воздуха. Другим важным требованием, предъявляемым к воздушному потоку, является поддержание желаемой влажности проращиваемого материала. Задача эта непростая, так как воздух в грядке нагревается и обладает способностью забирать влагу у проращиваемого материала. По этой причине в грядке не может происходить отпотевания. Кроме того, воздушный поток должен удалять образующийся при дыхании диоксид углерода и доставлять к материалу свежий воздух. Расход воздуха при этом невелик.