1 Вопрос:

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.

Способ замачивания	Сущность метода	Режимы
Воздушно-водяное	Попеременное нахождение зерна под водой (6 ч) и без воды (4 ч)	T=48…72 ч W=43…47%
В непрерывном потоке воды и воздуха	Обработка зерна водой, предварительно насыщенной воздухом	T=36…70 ч W=43…47%
Оросительное	Орошение зерна водой с помощью распределительного устройства	Τ=36…54 ч W=43…47%
Воздушно-оросительное	Чередование орошения зерна водой (1 ч) и воздушных пауз (4…5 ч)	Τ=24…48 ч W=43…47%
Пневматическое	Чередование замачивания в течение 6…7 ч с длительными воздушными паузами (20 ч)	Τ=36…54 ч W=46…48%
Перезамачивание	Замачивание до влажности 38…44%, проращивание в течение 1 суток и перезамачивание (2 суток) до влажности 48%	Τ=72…96 ч W=48%
С учетом физиологических особенностей зерна	Создание оптимальных условий для быстрого и равномерного поглощения влаги	Τ=24…96 ч W=43…48%

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.

Установка для производства солода «статическим» способом (рис. 9.7) включает солодорастильный ящик 3 со шпиндельным ворошителем 4, камеру 2 кондиционирования воздуха с вентнлятором 1 для аэрации зерна при замочке и ращении, оросительное устройство 5, паровой калорифер 6 с вентилятором для сушки солода.

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.