Солодорощення
Тут наведено деякі цитати з книги "Технологія спирту" за редакцією доктора технічних наук професора В.Л. Яровенко. Це лише невелика частина матеріалу по солодорощенню. Також у цій книзі описані сучасні технології, зокрема розглянуто основи мембранної технології. Дано біохімічну та технологічну характеристику сировини. Описано методи зберігання, подрібнення, розчинення та підготовки сировини до зброджування. Висвітлено питання отримання ферментних препаратів та солоду, культивування дріжджів, бактерій, цвілевих грибів, зброджування, виділення спирту зі бражки та його ректифікації. Наведено методи використання побічних продуктів та очищення стічних вод. Для фахівців бродильної промисловості та студентів вузів, які навчаються за напрямом «Технологія продуктів харчування» та спеціальності «Технологія бродильних виробництв».
Замочування зерна
Основна мета замочування – зволожити зерно; додаткова - відмити від залишків пилу, видалити легкі зернові та не зернові домішки та придушити мікроорганізми. Замочування ведуть із застосуванням повітря та води, чергуючи насичення зерна водою та аерацію. Під час замочування протікають фізико-хімічні та біохімічні процеси, що призводять до глибоких змін у зерні. Зерно проростає нормально при вологості 40. 46%. При меншій вологості паростки швидко в'януть, накопичується мало ферментів, ендосперм погано та нерівномірно розчиняється. Перезволожене зерно довго не починає проростати, а потім швидко рушає на зріст з великим виділенням теплоти. Замочування зазвичай закінчується після досягнення вологості 38. 40%. Під час замочування зерно набухає, збільшуючись обсягом, наприклад, на 40. 45 % (ячмінь). З твердого і тендітного воно стає м'яким та еластичним.
Біохімічніпроцеси при замочуванні зерна
Внаслідок збільшення вологості зерна при замочуванні різко посилюється життєдіяльність і насамперед дихання зерна, що супроводжується потребою у кисні. Водночас запас кисню у воді дуже швидко зменшується, наприклад, при замочуванні ячменю на 60. 80 хв він зникає, тому забезпечення зерна киснем утруднене. При кисневому голодуванні утворюється етиловий спирт, який шкідливо впливає життєздатність зародка. У таких умовах частково порушується структура тканин і зерно легко перезволожується. Під час подальшого пророщування потрібна тривала перебудова типу дихання, спалювання спирту та інших метаболітів, на утворення яких були витрачені вуглеводи. Звідси випливає, що від початку замочування мають бути створені умови для нормального дихання зерна. При замочуванні зерна одночасно з посиленням дихання відбувається глибока перебудова всього ферментного комплексу.
Пророщування зерна
Мета солодорущення - накопичення ферментів, розчинення міжклітинних пластинок і стінок клітин ендосперму, що необхідно для постачання зародка, що розвивається, поживними речовинами і переходу ферментів в сусло. Зерно пророщують у таких умовах, щоб витрата крохмалю на дихання та утворення нових вегетативних органів була мінімальною, при можливо меншому обсімененні мікроорганізмами, особливо кислотоутворюючими.
Морфологічні та цитолітичні зміни зерна
При пророщуванні у зерні відбуваються процеси розпаду та синтезу. В ендоспермі гідролізуються резервні речовини – крохмаль, білки, а також пектинові речовини, геміцелюлози, целюлоза; утворюються розчинні продукти надходять через щиток у зародок. В результаті процесів синтезу із зародка виростаютьстеблинка та коріння. При пророщуванні ячмінного зерна протягом 10 діб відбуваються морфологічні зміни. Коріння виходять назовні і в залежності від тривалості пророщування мають більшу або меншу довжину. Стебло приховано під м'якінною оболонкою і стає видимим лише в кінці солодорущення. У поодиноких зерен стеблинка показується раніше, утворюючи білого кольору «шпору», яка називається у виробництві «гусаром». У вівса стеблинка виходить назовні, коріння тонше, але довше, ніж у ячменю. У проса стеблинок під м'якінною оболонкою трохи помітний, корінець всього один, в 2. 2,5 рази довший за діаметр зерна. Жито і пшениця не містять квіткових плівок, і стеблинка у них відразу пробивається назовні у краю щитка. Поряд з морфологічними відбуваються цитолітичні зміни – порушення клітинної структури (розчинення) ендосперму. Зона розчинення майже точно слідує за довжиною стеблинки, за якою можна судити про готовність солоду. Цитолітичні ферменти в процесі пророщування зерна також активуються, і активність їх зростає до певного часу, у ячменю -до 5. 7 діб. Найбільшій активності цитази відповідає перехід твердого стану борошнистого тіла в пухке, коли ендосперм легко може бути розтертим між пальцями.
Біохімічні зміни зерна
При солодоращенні найбільшу каталітичну активність виявляють кислі протеїнази, активаторами яких є сульфгідрильні сполуки, що містять групу -Н, цистин і відновлений глютатіон. У першу добу пророщування зерна кількість глютатіону значно збільшується, причому в зародку енергійніше, ніж в ендоспермі. Наступної доби накопичення глютатіону в зародку відбувається повільніше, але весь час у зародку його більше, ніж в ендоспермі. Активність кислої протеїнази протягомсолодорощення зростає приблизно 40 раз. Пептидазна активність проявляється також сильно, але пізніше протеїназною. До кінця пророщування в зерні накопичуються досить активні ліпаза та фосфатаза (фітаза, нуклеотидаза). Активність фосфатази тим вища, що нижча температура солодоріння. В результаті пророщування підвищується активність обох груп ферментів, але співвідношення їх активності різко змінюється у зворотний бік і тим сильніше, ніж нижча температура. Тому в процесі солодоруження накопичується значна кількість гідролітичних ферментів при порівняно невеликих витратах крохмалю на дихання.
Зміна хімічного складу зерна
Втрати вуглеводів, що зброджуються, при солодорощенні та способи їх зниження.
Втрати вуглеводів, що зброджуються, складаються з витрат на дихання і синтез нових вегетативних органів. З виробничої погляду дихання зерна у його проростання представляє подвійний інтерес. З одного боку, на нього витрачається цукор (крохмаль), з іншого – виділяються діоксид вуглецю та теплота, які для створення нормальних умов необхідно видаляти. Згідно з технологічною інструкцією з виробництва спирту втрати цукру та крохмалю не повинні перевищувати 16 % від вмісту їх у вихідному зерні. Запропоновано багато способів зниження втрат крохмалю, що полягають у частковому оборотному інгібуванні дихання. Один із них, найстаріший - накопичення вуглекислоти наприкінці пророщування. Застосування його можливе в герметично закритих барабанних солодовнях, що не набули поширення в спиртовій промисловості. А. М. Малковим запропоновано додавати у воду в процесі замочування зерна ортофосфат, який, дифузуючи в глибину його, блокує вільні валентності заліза, що знаходиться в цитохромній системі,відповідальні дихання зародка зерна. Такий результат був отриманий при додаванні фториду натрію. В. Е. Дєєва застосувала діоксид сірки, І. С. Єжов - витяжку з м'якінної оболонки та висівок і багаторазове використання води. У пивоварній промисловості почав знаходити застосування спосіб повторного замочування ячменю, який полягає в тому, що спочатку зерно замочують, як завжди, до вмісту вологи 35. 40%, потім його пророщують 3 діб і знову замочують до вологості 50%. Після цього зерно залишають без води на 2. 3 доби при сильній аерації холодним повітрям. Під час повторного замочування паростки відмирають, дихання пригнічується, що сприятливо відбивається на гідролітичних процесах.
Ящично пневматичне солодорущення
Солодовні обладнають рослинними ящиками, камерою кондиціювання повітря, вентиляторами, механізмами для ворошення та транспортування солоду. Растильні ящики роблять довгими прямокутною формою. Дно скриньки до середини має ухил для стоку води; На висоті 0,6. 0,7 м від дна на каркасі з кутової сталі встановлюють знімні сита, на яких розміщують замочене зерно, а підситовий простір подають кондиціоноване повітря. Сита виготовляють з листової оцинкованої сталі або біметалу (мідна плівка по сталі) товщиною 3 мм. Отвори в ситах довгасті, розміром 2 х 20 мм, живий переріз сит 10. 15%. Пророщування можна проводити від початку до кінця в одному ящику або з щодобовим перекиданням зерна, що проростає, з одного ящика в інший. У другому випадку для полегшення перекидання вручну внутрішні стінки ящика роблять знімними (дерев'яними). Повітря в підситовий простір нагнітається вентилятором, що створює напір 1000. 1200 Па. Певні параметри повітря надають у камері кондиціювання. Повітря,проходячи в камері через водяну завісу, що створюється за допомогою форсунок, очищається від пилу, мікроорганізмів і насичується вологою, а в теплу пору року охолоджується. Взимку повітря підігрівається в калориферах або здійснюється його рециркуляція. Кількість повітря, що подається, регулюють клапанами (шиберами). При пророщуванні зерна на солод користуються такими загальними прийомами. Після закінчення замочування зерно разом із водою вивантажують у рослинний ящик. Після відділення води та зігрівання вороху до 23. 24” З зерно розкладають на ситі рівним шаром. Головні умови нормального пророщування – певні температура, вологість зерна, достатні аерація та видалення діоксиду вуглецю. уникнення підсушування зерна відносна вологість повітря повинна бути не нижче 95% Повітря продувають 2. 3 рази на добу, для чого відкривають клапани на повітроводі. охолоджуються швидше верхніх, то температуру контролюють у верхній третині шару.Для рівномірного охолодження дуже важливо, щоб зерно лежало на сите рівним шаром, інакше повітря піде шляхом найменшого опору. При пророщуванні корінці сусідніх зерен переплітаються, утворюючи суцільну неможливо транспортувати, щоб цього не сталося, зерно, що проростає, 2. 3 рази на добу («перелопачують») перекидаючи вручну дерев'яними лопатами, причому зерно охолоджується і аерується. За 30 хв до кожного перелопачування чи ворошення зерно поливають водою. За 24 години до закінчення солодоріння зволоження припиняють. У ящику, звільненому від готового солоду, ретельно промивають верхню частину стінок ісита, спрямовуючи на них сильний струмінь води, що вибиває з отворів зерна, що застрягли, і уламки корінців. При знятих ситах промивають нижню частину стінок і дно ящика, обробляють їх хлорним вапном.
Пророщування ячменю та вівса.
Протягом перших 2 діб підтримують температуру 19. 20 "С, надалі її знижують щодобово на 1. 2 'С і до закінчення пророщування доводять до 13. 14 ° С. Вологість готового солоду повинна бути 44. 45%. правило, на 10-ту добу.
Пророщування жита та пшениці.
Температурний режим пророщування такий самий, як для ячменю та вівса. У зерна жита та пшениці стеблинка проходить зовні, тому їх перелопачують обережно, щоб її не обломити. Зерно з обломленим стеблинком повільно проростає і швидко пліснявіє. Зерно цих культур лягає більш щільним шаром, для збільшення шпаруватості його змішують з двох-трьохдобовим ячмінним або вівсяним солодом і пророщують до 10 діб разом, тобто житній та пшеничний солод готують семи-восьмидобовими. Вологість готового солоду 40. 41%.