Технология пивоваренного солода

     При проращивании зерна около 24 % крахмала превращается в сахара, из них 10 % расходуется на дыхание, 3…4 % — на построение корешков и ростков и приблизительно 10% остается в солоде в виде сахара. При дыхании зерна происходит как полное, так и частичное окисление сахаров. Недостаточный приток кондиционированного воздуха при проращивании приводит к нарушению естественного дыхания зерна и образованию двуокиси углерода и спирта, что затормаживает жизненные процессы в зерне. Одновременно образуются продукты неполного окисления и сбраживания Сахаров и продукты их взаимодействия — органические кислоты, эфиры и другие, а также большое количество сахарозы, фруктозы и фруктозанов.

     При понижении температуры солодоращения  избыток фруктозодифосфата также  под действием ферментов превращается в сахарозу. Источником остатков фруктозы, сахарозы и фруктозана солода являются фосфаты фруктозы, образующиеся при  дыхании зародыша. Часть имеющихся в эндосперме Сахаров мигрирует к местам их потребления в зародыше и используется для образования новых клеток или сгорает при дыхании. В результате биохимических процессов содержание крахмала в солоде уменьшается на 5% по сравнению с исходным ячменем. В корешках и ростках свежепроросшего солода частично накапливаются сахароза, фруктоза и глюкоза. В целом свежепроросший солод имеет в 3,5…4,0 раза больше Сахаров, чем исходный ячмень. Общее содержание растворимых Сахаров в солоде зависит от условий солодоращения и качества исходного ячменя и составляет 8—14 % по массе сухого вещества солода. Во время проращивания зерна в эндосперме накапливаются также пентозаны — несбраживаемые углеводы.

     Образование растворимых пентозанов связано  с разрушением стенок зерен крахмала, которые состоят из целлюлозы, гемнцеллюлозы и инкрустирующих веществ. Под воздействием ферментов цитазы гидролизуются гемнцеллюлозы с образованием гексоз и пентоз, которые расходуются на построение тканей корешков и. ростков. Растворение клеточных стенок зерен крахмала под действием цитазы дает возможность для активного действия других ферментов. Гидролиз белковых веществ во время проращивания происходит под действием протеолитических ферментов. В первую очередь воздействию их подвергается резервный белок, который находится в клетках эндосперма вблизи алейронового слоя. Продукты гидролиза резервного белка являются источником азотистого питания зародыша. Более половины азотистых веществ ячменя во время солодоращения расщепляются до аминокислот, из них около 25% идет на синтез, превращаясь в нерастворимые белковые вещества ростков и корешков.

     Степень растворения белков сказывается  на качестве солода, сусла и напитков. Наиболее интенсивное образование  и активность протеолитических ферментов совпадают с высоким распадом белковых веществ на 4…5-е сутки солодоращения зерна. Оптимальная температура для расщепления белковых веществ — в пределах 4…17^оС. Степень расщепления белков значительно зависит от свойств данного сорта ячменя. Основным показателем каждого сорта ячменя является степень ферментативного гидролиза белковых веществ, который определяет характер и качество напитка и экстракта. В связи с тем, что буферное действие солода выше буферного действия ячменя, рН водных вытяжек свежепроросшего солода в процессе солодоращения изменяется незначительно. Если рН исходного ячменя составляет 6,0, то рН свежепроросшего солода повышается до 6,25.

     Титруемая кислотность возрастает активнее в  результате растворения кислых фосфатов, а также расщепления белковых веществ и образования янтарной, яблочной, молочной и других кислот. Повышение кислотности прорастающего зерна является необходимой предпосылкой для образования и активного действия ферментов. В результате ферментативных процессов при проращивании зерна количество растворимого экстракта в свежепророс-шем солоде возрастает примерно в два раза, т. е. с 7 % в исходном ячмене до 14 % в полученном из него солоде.

     Крахмал при проращивании зерна расщепляется ферментами в небольшом количестве (около 5 %), а при затирании — полностью, т. к. оптимальная температура действия амилазы — 65— 75°С. Белковые вещества при проращивании зерна расщепляются лучше, чем при затирании. Причина — более низкий температурный оптимум действия протеолитических ферментов. Следовательно, для азотсодержащих веществ проращивание зерна представляет важнейшую стадию ферментативного гидролиза. Общее количество золы и растворимой золы при проращивании почти не изменяется. Растворение зерна при проращивании начинается в массе эндосперма от зародыша до кончика зерна. Это явление объясняется усиленной активацией н развитием ферментов.

     В целом растворение — одно из многочисленных изменений веществ, которые происходят внутри зерна под действием ферментов  при проращивании. Низкобелковые  сорта ячменя при условии равной энергии прорастания и водочувствительности растворяются быстрее и глубже, чем высокобелковые, т. к. высокое содержание белка препятствует растворению клеток (выше 12% белка). Крупнозернистые сорта ячменя растворяются несколько медленнее; чем мелкозернистые, т. к. растворяющаяся поверхность клеток у последних больше. Светлым типам солодов необходимо хорошее равномерное растворение, но в более узких пределах, чем темным, которые из-за последующего образования красящих и ароматических веществ требуют очень глубокого растворения (перерастворения). Нерастворенный или слабо растворенный солод при затирании осахаривается медленно, а следовательно, в дальнейшем дает низкую конечную степень сбраживания.

     Перерастворенный  солод характеризуется полностью растираемым эндоспермом, глубоким расщеплением белков и других веществ, а также высоким ферментационным потенциалом.

     При хорошем качестве ячменя нерастворение  солода наблюдается при холодном, сухом или слишком коротком проращивании. Перерастворенне солода таких же ячменей вызывается сильным увлажнением зерна, высокой температурой и чрезмерно длительным проращиванием. Технологические требования к проращиванию зерна характеризуются следующими показателями: температурой, при которой происходит проращивание зерна на отдельных стадиях; содержанием влаги в зерне соотношением кислорода и двуокиси углерода в слое зерна на отдельных стадиях проращивания; продолжительностью проращивания. Большое влияние на рост зерна, его растворение, активацию и образование ферментов оказывает температура. Холодное (12—16 °С) ведение процесса проращивания по всем показателям предпочтительнее, чем теплое (выше 20 °С).

     Следовательно, для быстрого осахаривания затора необходима не только высокая амилолитическая активность, но и соответствующая при проращивании подготовка крахмала и белков, связывающих крахмальные зерна эндосперма. Поэтому при выборе оптимального температурного режима проращивания зерна — основного показателя, характеризующего качество получаемого солода, необходимо учитывать свойства ячменя, поступающего на производство солода, способ его замачивания и степень аэрации слоя зерна кондиционированным воздухом в процессе проращивания. Существенное влияние на изменение веществ в зерне при проращивании оказывает его влажность. Процессы, создающие важную предпосылку для проращивания, начинаются в зерне при влажности 30 %. Равномерность проращивания достигается при влажности 40 %. Для полной активации ферментов и достижения желаемой степени растворения зерна требуется влажность 44…48 %.

     При проращивании зерна следует ежедневно  определять и контролировать его  влажность. Эффективным способом проращивания ячменя является увлажнение до 40…42 % и проращивание при температуре 17…18°С в течение двух дней. Затем влажность зерна повышают до 45…47%, и в конце биологической фазы проводят охлаждение слоя до 10…13 °С. Такой режим способствует быстрому росту и усиленному ферментообразованию. Хорошие результаты дает воздушно-оросительиый способ замачивания зерна, который сочетает в себе преимущества других способов и может применяться как в замочных, так и в пневматических аппаратах, предназначенных для его проращивания. Он позволяет интенсифицировать весь процесс солодоращения и на 30…40 ч раньше получить необходимую активность ферментов в свежепроросшем солоде. Одним из важных средств регулирования биологических и ферментативных процессов при проращивании зерна является его аэрация. Большой приток кислорода необходим в первый период проращивания, когда наиболее интенсивно происходят активация и новообразование ферментов.

     В дальнейшем (после 4…5-х суток) с помощью незначительной аэрации и накопления СО₂ следует создавать глубокий анаэробиоз, который тормозит и останавливает рост корешка и ростка, а следовательно, уменьшает потери сухих веществ. Таким образом, проращивание зерна делится на два периода. Первый характеризуется ростом зерна и накоплением ферментов. Во втором периоде жизнедеятельность зародыша затормаживается, и происходят основные ферментативные процессы. При высоком слое проращиваемого зерна в пневматических аппаратах с интенсивной энергией роста требуется значительный расход воздуха для охлаждения и поддержания необходимой влажности проращиваемого материала. Кроме того, небольшая часть подаваемого воздуха должна удалять образующуюся при дыхании двуокись углерода и обеспечивать слой проращиваемого зерна кислородом. Соотношение кислорода к двуокиси углерода в слое зерна в первые 2—3 дня проращивания должно быть больше единицы, т. к. активация и образование ферментов возможны при достаточном количестве кислорода воздуха.

     Главной задачей солодоращения является получение богатого ферментами, микробиологически и канцерогенно-токсически чистого солода, при минимальных потерях сухих веществ и хорошем растворении содержимого зерна. Кроме того, себестоимость такого солода должна быть низкой. Этим и определяется режим технологических процессов проращивания и устройство аппаратов. Солодовенным цехом называется помещение, предназначенное и оборудованное для изготовления солода на пивоваренных и других предприятиях пищевой промышленности. Здесь замачивают, проращивают и сушат солод на микросолодовнях, делают полный анализ готового солода и по его результатам определяют оптимальный режим производства солода из данного сорта зерна в промышленных условиях. В ходе солодоращения наблюдают за равномерностью замачивания, проращивания и сушкой солода, развитием и состоянием корешков, устанавливают запах свежепроросшего солода и совершенствуют технологический процесс его приготовления.

     Солод, проросший при оптимальных условиях, имеет свежий огуречный запах, а  при наступлении анаэробного  дыхания приобретает эфирный  или яблочный. Основным признаком, определяющим окончание проращивания, является полная растворенность мучнистого тела зерна. При этом, благодаря ферментативным процессам, оно легко растирается между пальцами. В настоящее время для управления факторами, влияющими на проращивание зерна, применяют механизированное пневматическое солодоращение, основанное на продувке через высокий (0,6—1,5 м) слой материала кондиционированного воздуха при влажности 100 % и температуре 10—12 °С. В данном случае зерно снабжается кислородом воздуха, удаляются двуокись углерода и другие ингибирующие вещества, которые выделяются при проращивании, и достигается необходимое охлаждение слоя.  

     3.Сушка свежепроросшего светлого и темного солода

     Сухой солод является основным полуфабрикатом для изготовления различных концентратов лечебно-профилактического назначения, кваса и других безалкогольных напитков, а также пива. В процессе сушки солода достигаются две цели: снижение влажности материала с 50—40 % до 10—13 % общей массы и придание в процессе термической обработки целевому продукту определенных технологических качеств — специфического вкуса, цвета и аромата с высокой ферментативной активностью. Следовательно, сушка солода не только сложнейший нестационарный процесс тепло- и массообмена, но и биохимический процесс.

     Свежепроросший  солод во время сушки претерпевает глубокие физические, физиологические и биохимические изменения, которые зависят от скорости обезвоживания, температуры сушильного агента, его влажности и условий сушки. Физические преобразования свежепророешего солода при его сушке состоят в изменении влажности, массы, цвета, аромата и вкуса. Часть содержащихся в солоде высокомолекулярных белков при сушке свертывается, что в дальнейшем благоприятно сказывается на процессе осветления сусла и пива. Ростки, придающие продукту неприятный горький вкус, при сушке становятся хрупкими и легко удаляются. Вкус сухого солода обусловлен меланоидинами — окрашенными и ароматическими веществами, образующимися при высокой температуре в результате химической реакции между сахарами и аминокислотами.

     Ферментативный  гидролиз сложных углеводов и белков при сушке солода проявляется сильнее, чем при солодоращении, т. к. оптимальная температура для высокой ферментативной активности находится в пределах 40—70°С. Повышение температуры сушки приводит к тепловой инактивации ферментов, т. е. к денатурации и коагуляции белков ферментов. Устойчивость ферментов зависит не только от температуры, но и от влагосодержания солода. Поэтому при сушке температуру сушильного агента не следует поднимать выше 50°С до понижения влагосодержания в солоде ниже 10%. В зависимости от физиологических и биохимических превращений, которые происходят в солоде в процессе сушки и термической обработки, технологию сушки можно разделить на три основные фазы. Первая фаза— физиологическая, в течение которой продолжаются  биотехнологические процессы солодоращения, но при более благоприятных температурных условиях (40—45 С). Влажность солода изменяется до 30 %.

     Ферментативные  процессы, протекающие в солоде, способствуют его растворению. Физиологическая  фаза продолжается 10—12 ч. Ускорить ее можно путем предварительного подвяливания свежепроросшего солода перед сушкой и более интенсивной продувкой сушильным агентом в период сушки. Рост зерна наблюдается до тех пор, пока влажность слоя не достигнет 20%, а температура не превысит 40^оС. Продолжают накапливаться ферменты, способствующие растворению эндосперма, которое проявляется увеличением количества низкомолекулярных продуктов распада крахмала, растворимого азота и расщеплением стенок клеток зерен крахмала. Вторая фаза— ферментативная длится 5…7 ч, за это время повышается температура сушильного агента до 70°С, в результате чего жизненные процессы солода подавляются. Влажность его снижается с 30 до 10%. При этом усиливается действие большинства гидролитических ферментов, т. к. оптимальная температура для них находится в пределах 40—60 °С.