Раздел 2.Производство солода.

Глава 2 .Получение свежепроросшего солода.

Проращивание ячменя .

Биологические процессы, протекающие при проращивании.

Замоченный ячмень проращивают в токовых или пневматических солодовнях, в которых через проращиваемый слой  зерна продувают воздух.

При проращивании в зерне происходят сложные морфологические  и биохимические процессы. К морфологическим процессам относят развитие зародыша и нарушение клеточной структуры эндосперма, а к биохимическим – активацию ферментов, превращение сложных веществ в простые. При проращивании у  зерна появляется зародышевый корешок(глазок), проникающий через плодовую, семенную оболочки и пленки в то место, где зерно крепилось к колосу. Разрываются клетки зародышевого корешка и появляются несколько новых корешков(ростки), которые, в свою очередь, покрываются капиллярными волосками. Одновременно с этим начинает развиваться зародышевый листок, который прорывает плодовую и семенную оболочки и, увеличиваясь, продвигается между семенной оболочкой и цветочными пленками. Проросток должен развиваться только до определенной величины, не достигая вершины зерна. На рисунке видно как растворяется эндосперм зерна по дням.

В начале развития питание зародыша обеспечивается за счет небольшого запаса питательных веществ, которые находятся вокруг зародыша и, растворясь в воде при замачивании питают его. Для дальнейшего развития требуется приток питательных веществ, которые образуются в результате ферментативных, гидролитических процессов.

Активация ферментов и расщепление резервных веществ эндосперма зерна становятся возможными лишь при наличии в зерне свободной воды. Под действием воды крахмалы, белки и пектины набухают и становятся проницаемыми для действия ферментов.

По мере проращивания часть крахмальных зерен эндосперма растворяется и зерно становится настолько мягким, что легко растирается между пальцами. Такое разрыхление зерна изменяет его плотность. Обычно плотность массы зерна ячменя составляет 1,3 г/см и он тонет в воде. Плотность хорошо разрыхленных зерен солода меньше единицы, поэтому они плавают в воде.

При соблюдении технологического режима солодоращения ростки зародыша достигают 2кратной длины зерна. Зародыш с зачатками листьев, располагаясь под цветочными пленками достигает ¾ длины зерна. Если не прекратить процесс проращивания, то зародышевый листок прорвет пленки и даст проростки белого цвета. У тонкопленчатых

Ячменей оболочки прорываются раньше, поэтому проростки могут появиться на ранних стадиях солодоращения. На морфологические изменения зерна влияет интенсивность аэрации. Слабая аэрация замедляет рост корешков, а растворение эндосперма протекает быстрее. При высокой температуре и влажности воздуха и низкой влажности зерна, рост зародыша усиливается, но ослабляется растворение эндосперма и поступление питательных веществ. В результате получается солод с длинными и тонкими корешками.

Активация ферментов.

В спелом зерне большая часть ферментов связана белками и поэтому неактивна. При прорастании зерна под действием протеолитических, свободных ферментов белки растворяются и связанные ферменты освобождаются и переходят в активное состояние.

Накопление ферментов происходит не только в результате перехода их в свободное состояние, но и в результате новообразования их в алейроновом слое и в зародыше.

Так в непроросшем зерне а-амилаза не обнаруживается, а при прорастании начинает присутствовать. β-Амилаза  в покоящемся зерне содержится в свободной и связанной формах, при проращивании количество активной β-амилазы значительно возрастает. Растет  активность и других ферментов. Активность ферментов в солоде и скорость их накопления зависят от сорта ячменя, состава зерна способа проращивания, интенсивности аэрации и температуры процесса. При солодоращении активность амилолитических ферментов возрастает в 3 –3,5 раза, протеолитических- примерно в 2,5 раза, фосфатаз- в 5-7 раз, а-глюкозидазы- в 2 раза.

Активирования и образование ферментов идет параллельно с жизнедеятельностью зародышевого корешка. Ферменты могут действовать и при высоких температурах, и при отсутствии кислорода, когда зародыш погибнет. Эту их способность используют при солодоращении: сначала прорастающему зерну дают достаточно кислорода для образования ферментов, а затем подачу воздуха прекращают. При этом ферменты продолжают действовать, растворяя эндосперм, а зародыш почти не развивается. Это уменьшает потери ценных веществ зерна.

 Способность ферментов сохранять свою активность при высокой температуре используют при сушке солода, повышая температуру в солодосушилке, зародыш убивают, при этом активность ферментов не снижается. Поэтому при затирании ферменты продолжают свою работу. Ферменты в зерне распределены неравномерно, большая их часть находится в зародыше, в эндосперме и в периферийных частях зерна.

Дыхание зерна.

В прорастающем зерне под действием ферментов начинается расщепление всех высокомолекулярных соединений(крахмала , белка и др)и превращение их в простые низкомолекулярные соединения, которые расходуются зародышем. Проращивание зерна сопровождается интенсивным дыханием-потреблением кислорода и образованием  диоксида углерода. Основным материалом для дыхания служат углеводы, но в процессе дыхания могут участвовать и кислоты , и жиры, и азотсодержащие вещества. Все процессы при дыхании определяются и регулируются ферментами.

Различают два вида дыхания: аэробное, когда дыхание протекает при избытке кислорода, и анаэробное, вызываемое недостатком кислорода, повреждением растительных тканей и отравлением дыхательных ферментов.

Баланс химических превращений углеводов при аэробном дыхании происходит по следующим схемам:

С12Н22О11 + Н2О= 2С6Н12О6;

Мальтоза                  Глюкоза

С12Н22О11 + 6О2= 6СО2+ 6Н2О+2822кДж/моль(674 ккал).

По этой схеме крахмал под действием ферментов превращается в мальтозу, а затем в глюкозу, которая окисляется до диоксида углерода и воды с выделением тепла. Повышение температуры зерна и приток кислорода усиливают интенсивность дыхания, а накапливающийся диоксид углерода замедляет дыхание.

Недостаточный приток воздуха при замачивании и проращивании нарушает естественное дыхание зерна. Это вызывает анаэробное дыхание, протекающее в соответствии с суммарным уравнением спиртового брожения.

                                   С12Н22О11 +2 С2Н5ОН +2 СО2 + 118кДж/моль(28,2 ккал)

                                   Мальтоза          Спирт

В этой реакции на каждый 1 моль глюкозы, потраченной на дыхание, выделяется меньше тепла, и  диоксида углерода, чем при аэробном дыхании. Поэтому чтобы обеспечить себя энергией, зерно должно расходовать больше сахара, чем при аэробном дыхании.

В зависимости от интенсивности аэрации в прорастающем зерне образуется некоторое количество органических кислот , спиртов и эфиров, благодаря которым свежепроросший солод имеет специфический запах, напоминающий запах свежих огурцов. При чистом аэробном дыхании дыхательный коэффициент( отношение обьемов выделившегося диоксида углерода и поглощенного кислорода) будет равен единице. На разных стадиях замачивания и проращивания ячменя величина дыхательного коэффициента неодинакова. В начале замачивания он больше единицы, а в конце солодоращения меньше единицы, т.е. кислорода потребляется больше, чем выделяется диоксида углерода.

Потери экстрактивных веществ зерна значительны, величина их зависит от условий проращивания и сорта ячменя. Наибольшие потери экстрактивных веществ наблюдаются на третьи сутки., затем они уменьшаются. В конце цикла проращивания они в 5 раз меньше, чем в первые сутки.

Практически установлено, что для получения солода с хорошей растворимостью, и с высокой ферментативной активностью и номинальными потерями сухих веществ, процесс солодоращения должен протекать медленно, при возможно низких температурах.

Превращение углеводов.

 В непроросшем зерне основное количество  углеводов находится в нерастворенной форме. Небольшое количество растворимых сахаров(около2%) содержится в зародыше, расходуется в начале проращивания , затем поребность зародыша впитательных веществах удовлетворяется за счет распада крахмала. Крахмал содержится в клетках в виде овальных зерен, покрытых гемицеллюлозными мембранами и связанных между собой белковыми веществами. Поэтому расщеплению крахмала предшествует расщепление гемицеллюлоз и белков ферментами.

Крахмал на 80% состоит из амилопектина и на 20%- из амилозы. Часть его расщепляется под действием амилолитических ферментов( α и β –амилаз), разрывающих α-связи.

β-Амилаза воздействует на молекулу амилозы ил амилопектина иотщепляет отцепи полисахарида молекулы мальтозы. а-Амилаза действует на внутренние связи и образует декстрины, состоящие примерно из 6 глюкозных остатков. Образующиеся декстрины становятся доступными для действия β –амилаз. Мальтоза расщепляется β-глюкозидазой до глюкозы. Таким образом , в результате гидролиза крахмала образуется смесь олигосахаридов, декстринов и моносахаридов. На оставшихся зернах крахмала, после солодоращения появляются трещины и канальцы, они становятся более доступными  для воздействия ферментов . Часть образовавшихся сахаров используется на построение новых клеток зародыша и на его дыхание. Содержание сахаров в солоде в 3 раза выше чем в исходном зерне ячменя, а содержание крахмала к концу проращивания уменьшается на 4-6%.

Изменения азотсодержащих веществ.

При солодоращении ячменя высокомолекулярные, азотистые соединения(белки) под воздействием ферментов претерпевают глубокие изменения. При этом снижается содержание водонерастворимого белка и повышается содержание растворимых белков и продуктов его  ферментативного гидролиза ( аминокислот и полипептидов). В процессе солодоращения до 40% азотистых соединений становятся растворимыми. В действительности растворимых соединений получается значительно больше, однако часть образующихся аминокислот расходуется на развитие зародыша, а часть снова превращается в нерастворимые соединения( образование и построение клеток зародыша). Протеолитические ферменты относятся к классу гидролаз, они расщепляют сложные соединения с участием воды.

Ферменты, разрывая пептидные связи белков, и присоединяя, по месту разрыва воду

образуют аминокислоты. Глубина растворения высокомолекулярной фракции белковых веществ влияет на качество солода и пива. При слабом растворении белков пиво плохо фильтруется и осветляется, при понижении температуры в пиве появляется муть. Пиво, полученное из солода с сильным белковым растворением, имеет низкую пеностоикость,

не обладает полнотой вкуса.

Для контроля глубины распада белковых веществ применяют формольное титрование. Аминный азот аминокислот и пептидов, так называемое формольное число, определяют с помощью формалина. Показателем качественной оценки солода служит формольное число, т.е. число миллиграммов формольного азота в 100г сухого вещества солода. Солод, содержащий более 230мг формольного азота, считается перерастворенным, 200-230мг-очень хорошо растворенным, 180-200мг- хорошо растворенным, ниже 180мг-плохо растворенным. Наиболее активный распад белков совпадает с максимумом накопления и активности протеолитических ферментов(на 5 сутки солодоращения).

Так, в результате солодоращения теряется около11% сухих веществ зерна и около 13% белковых веществ.

Изменения жиров.

В зерне ячменя содержится около 2% жира, при проращивании его количество уменьшается за счет окисления, расщепления ферментом ( липазой) на глицерин и карбоновые кислоты. Жир разрушает пену в пиве, поэтому переход жира в пиво нежелателен.

Изменение рН и титруемой кислотности.

 Водная вытяжка ячменя имеет рН 6,0, свежепроросшего солода-6,25. Но титруемая кислотность повышается вследствие расщепления углеводов, белковых веществ, и образования органических кислот(молочная, яблочная, янтарная и др.) кислотность повышается также за счет дезаминирования аминокислот, т.е. от аминокислот отщепляются аминогруппы и они превращаются в оксикислоты. Титруемая кислотность ячменя ,солода выражается в миллилитрах израсходованного на титрование  раствора NaOH.

Изменение растворимого экстракта.

Масса водорастворимых веществ при солодоращении увеличивается примерно в два раза. Отдельные компоненты зерна растворяются по-разному. Так , из за низкой активности амилаз, крахмал при солодоращении расщепляется лишь на 4-6%. Зато при затирании(температура 65-75С), когда достигается максимум активности амилаз, он расщепляется полностью.Белковые вещества при солдоращении расщепляются больше, чем при затирании, так как протеолитические ферменты имеют более низкий  температурный оптимум.

Температура, продолжительность солодоращения и аэрация.

Солодоращение при температуре 13-16 С обеспечивает умеренный рост зародыша и максимальное накопление амилолитических ферментов, при этом достигается более глубокий распад белковых веществ. Следует учитывать, что ячмени, выращенные в жарком климате, лучше подвергать солодоращению при повышенной температуре, а ячмени выросшие в холодном климате, - при пониженной температуре.

Температура проращивания светлого солода не должна превышать 18С, для темного солода 21-23С. В темном солоде должно быть большое количество аминокислот и моносахаридов, которые при высокой температуре образуют красящие вещества, называемые мелноидинами и ароматические вещества. Но накопление высокой концентрации аминокислот возможно лишь при глубоком распаде белковых веществ зерна, что достигается повышением температуры. С повышением температуры активизируются ферменты, способствующие накоплению сахаров.

Продолжительность ращения светлых солодов принята 7-8 сут, темных солодов 9 сут.

Биологические и ферментативные процессы при солдоращении регулируются интенсивностью аэрации. На первой стадии ращения, когда происходит накопление основной массы ферментов, требуется приток кислорода. При низкой аэрции тормозится развитие зародыша. Поэтому прцесс соложения ведут в две стадии: первая(1-4сут), когда подается достаточное количество воздуха; вторая (5-7сут), когда подача воздуха ограничена, рост зародыша замедляется и происходят основные ферментативные процессы. Для получения солода хорошего качества необходимо, чтобы содержание диоксида углерода в воздухе не превышало 20%. При больше концентрации его нарушается нормальное дыхание зерна, а развитие зародыша останавливается.

                             ****************************************

 Выход.       Выход в оглавление.  Следующая страница.  Предыдущая страница

Наша реклама:

                          Интернет-редакция «Капут Ильичам» & ТОО «Агропром без урожая».

Все права защищены. Использование материалов сайта разрешается только со ссылкой на наш сайт: www.beermaster1.narod.ru

По всем вопросам обращаться по адресу: www.beermaster1.yandex.ru