Проращивание зерна в получении солода (солодоращение)

Солодоращение преследует следующие цели: накопление ферментов, растворение межклеточных пластинок и стенок клеток эндосперма, что необходимо для снабжения развивающегося зародыша питательными веществами и перехода ферментов в сусло.

Зерно проращивают в таких условиях, чтобы расход крахмала на дыхание и образование новых вегетативных органов был минимальным, при возможно меньшем обсеменении микроорганизмами, особенно кислотообразующими.

Морфологические и цитолитические изменения в зерне

При проращивании в зерне происходят процессы распада и синтеза. В эндосперме гидролизуются резервные вещества – крахмал, белки, а также пектиновые вещества, гемицеллюлозы, целлюлоза; образующиеся растворимые продукты, поступают через щиток в зародыш. В результате синтетических процессов из зародыша вырастают стебелек и корешки. У овса стебелек выходит наружу, корешки тоньше, но длиннее, чем у ячменя. У проса стебелек под мякинной оболочкой чуть заметен, корешок всего один, в 2-2,5 раза длиннее диаметра зерна. Рожь и пшеница не содержат цветочных пленок, и стебелек у них сразу пробивается наружу у края щитка.

Наряду с морфологическими происходят цитологические изменения – нарушение клеточной структуры (растворение) эндосперма. Зона растворения почти точно следует за длиной стебелька, поэтому по длине стебелька можно судить о готовности солода.

Биохимические изменения в зерне

Ферменты синтезируются в вегетативных частях растения, листьях и стеблях, и уже из них мигрируют в созревающее зерно. По исследованиям А.Н. Баха и А.И. Опарина, активность ферментов в зерне вначале увеличивается, достигает максимума в период молочной спелости, снижается в период восковой спелости и, наконец, во вполне созревшем зерне еле проявляется. При проращивании зерна активность ферментов вновь увеличивается, достигая даже значительно большей величины, чем в период молочной спелости.

Понижение активности амилаз при созревании зерна объясняется связыванием их с белками. В таком, зимогенном, состоянии амилазы нерастворимы и потому неактивны. Активность дх восстанавливается после воздействия протеаз, освобождающих амилазы из зимогена.

В созревающем зерне ячменя, ржи, пшеницы и овса присутствуют α- и β-амилазы, но в зрелом зерне обнаруживаются лишь следы β-амилазы. Заметное содержание свободной α-амилазы найдено в зерне ржи и овса. В пророщенном зерне всех этих культур содержание β-амилазы не превышает таковое при действии папаина на исходное зерно, т.е. β-амилаза накапливается в солоде в результате освобождения из зимогена. Полагают, что α-амилаза накапливается таким же путем и частично синтеризуется.

Величины АС и ДС достигают максимального значения на 10-е сутки, по другим данным, у ржи – на 7-8-е сутки. Декстринолитическая способность возрастает у овса на 10-12-е сутки, у проса – на 5-6-е сутки. Исходя из этого, устанавливают и продолжительность солодоращения.

В солоде амилолитические ферменты распределены неравномерно: в ячменном приблизительно 70% амилаз локализовано в нижней части эндосперма, прилегающей к щитку, в верхней части находится около 25%, в щитке 4%, в стебельке и корешках 1%.

Цитолитические ферменты в процессе проращивания зерна также активируются, и активность их возрастает до определенного времени, у ячменя – до 5-7 сут. Наибольшей активности цитазы соответствует переход твердого состояния мучнистого тела в рыхлое, когда эндосперм легко может быть растерт между пальцами.

Главная роль в растворении клеточных стенок принадлежит гемицеллюлазам и пектиназам. Основной составной частью гемицеллюлоз ячменя является β-глюкан, гидролиз которого катализируется эндо-β-глюканазой. Меньшая роль принадлежит арабинозидазе и ксиланазе.

В зерне злаков из протеиназ содержится фермент типа папаина, из пептидаз – аминопептидазы, карбоксипептидазы и дипептидазы.

В результате действия протеиназ из зимогена освобождаются амилазы, под действием пептидаз накапливаются аминокислоты, главным образом аспарагиновая и глютаминовая. Активность протеаз возрастает в процессе солодоращения симбатно увеличению активности амилаз.

Протеиназы ячменя, как и папаин, в зависимости от природы гидролизуемого белка могут проявлять свою активность при рН 3,8; 6,3 и 8,6, в соответствии с чем их подразделяют на кислые, нейтральные и щелочные. При солодоращении наибольшую каталитическую активность проявляют кислые протеиназы, активаторами которых служат сульфгидрильные соединения, содержащие группу -SH, цистин и восстановленный глютатион. В первые сутки проращивания зерна количество глютатиона значительно увеличивается, причем в зародыше более энергично, чем в эндосперме. В последующие сутки накопление глютатиона в зародыше происходит медленнее, но все время в зародыше его больше, чем в эндосперме.

Активность кислой протеиназы в продолжение солодоращения возрастает приблизительно в 40 раз. Пептидазная активность проявляется также сильно, но позже протеиназной.

К концу проращивания в зерне накапливаются довольно активные липаза и фосфатаза (фитаза, нуклеотидаза). Активность последней тем выше, чем ниже температура солодоращения.

По данным А.Н. Баха и А.И. Опарина, в зерне активность ферментов дыхания – оксидазы, пероксидазы и каталазы – выше активности гидролитических ферментов. Проращивание повышает активность обеих групп ферментов, но соотношение их активности резко изменяется в обратную сторону и тем сильнее, чем ниже температура. Поэтому в процессе солодоращения накапливается значительное количество гидролитических ферментов при сравнительно небольших тратах крахмала на дыхание.

В дореволюционной России готовили 16-суточный ячменный солод, в настоящее время в результате повышения температуры проращивания продолжительность сокращена до 10 сут. Этим достигается увеличение производительности солодовен в 1,6 раза при некотором проигрыше в тратах сбраживаемых углеводов на дыхание. Как правило, при низких температурах солодоращения получается солод с наибольшей амилолитической активностью при минимальных тратах сбраживаемых углеводов.

Изменения химического состава зерна

Несмотря на то что солодоращение протекает при сравнительно низких температурах, сильно отличающихся от оптимальных для действия ферментов, за время проращивания зерна происходят существенные изменения в его химическом составе.

Наибольшие изменения претерпевает крахмал – основной резервный углевод зерна. Приблизительно 20% от всего его количества гидролизуется: из них 8-9% расходуется на дыхание, 3-4% на построение стебелька и корешков и 8-10% остается в виде сахара, придающего солоду сладкий вкус.

Свободные сахара состоят главным образом из сахарозы, инвертного сахара и мальтозы. При температуре проращивания 15-16°С образуются преимущественно сахароза и продукты ее гидролиза, при температуре 20-23°С – мальтоза.

В нерастворенных гранулах крахмала при рассмотрении под микроскопом хорошо видны канальцы и повреждения поверхности, что является результатом действия амилаз. Размер гранул несколько уменьшается, повышается содержание амилозы, внешние цепи амилопектина укорачиваются. Температура клейстеризации возрастает приблизительно на 4°С, а вязкость клейстера, наоборот, понижается.

Токовое солодоращение

Током называется площадка для проращивания зерна, расположенная внутри здания. Он сделан следующим образом: на спланированный грунт уложен под трамбовку слой жирной глины толщиной около 30 см, на него – слой щебня или гравия толщиной 20-30 см, затем 8-10-сантиметровый слой тощего бетона и, наконец, 2-3-сантиметровый слой жирного бетона, который после затирки стальной лопаткой припудрен цементом. Чтобы вода не застаивалась, от середины к стенам току придан уклон, около 0,02°. Для сбора и удаления сточных вод у стен имеются неглубокие овальные канавки, а выводная труба снабжена гидравлическим затвором, как в ящичной солодовне. Поверхность тока поддерживают гладкой, без трещин и выбоин. Заменять бетон асфальтом не рекомендуется; асфальт имеет шероховатую поверхность и не впитывает влагу, в связи с чем нижние слои зерна переувлажняются.

Окна в солодовне небольшие, стекла матовые или покрытые мелом с добавлением ультрамарина.

В зимнее время требующаяся температура в солодовне поддерживается водяным отоплением, расположенным вдоль стен. В летнее время около стен устраивают завесы из распыленной воды. Для удаления тепла, диоксида углерода и водяных паров, выделяющихся при солодоращении, вверху и внизу стен имеются внутренние вентиляционные каналы, в которых возникает естественная тяга. Свежий воздух поступает по каналу в потолке.

На 1 м² полезной площади токовой солодовни размещается 15-17 кг зерна, т.е. на 1 т зерна требуется площадь 66-59 м². При выращивании солода в течение 6 сут. необходима площадь тока 0,65 м², в течение 10 сут. – 0,8 м² на 1 дал суточной мощности завода.

Проращивание ячменя, овса, ржи и пшеницы. Замоченное зерно складывают в виде вороха высотой 0,6-0,7 м. В ворохе зерно согревается и начинает энергично прорастать. По достижении температуры 19-20°С его перелопачивают и раскладывают в грядку («постель») трапецеидальной формы. Грядка должна быть ровной по всей площади, у основания – с небольшими валиками из зерна (чтобы оно в этих местах не так сильно охлаждалось).

При соложении на токах соблюдаются те же основные условия, что и в ящичных пневматических солодовнях, но достигается это только перелопачиванием и поливанием зерна водой. Во избежание частого перелопачивания грядку делают высотой не более 40 см.

В первые 3 сут. перелопачивание ведут следующим образом: берут зерно на лопату и перебрасывают на место новой грядки с таким расчетом, чтобы оно рассыпалось в воздухе и равномерно распределялось на току. Зерно с краев старой грядки перебрасывают в середину новой грядки; зерно, лежавшее внизу, должно попасть наверх. Поэтому сначала снимают верхний слой (приблизительно высоты грядки) и уже затем берут зерно с тока. С 4-5 сут. проращивания зерно лопатой забирают с основания и стряхивают обратно в грядку, затем перебрасывают в два приема в новую грядку. Необходимо, чтобы при перебрасывании зерно рассыпалось широким веером и каждое зерно пролетало отдельно.

Проведение перелопачивания требует хорошего навыка. О качестве перелопачивания судят по виду корешков. Так как при любом положении зерна корешки растут вниз, то чем чаще перелопачивают, тем чаще корешки меняют свое направление, тем они кудреватей. При каждом перелопачивании грядку «распускают» – размещают зерно на большей площади, уменьшая высоту грядки (с целью снижения температуры). Частота перелопачивания зависит от скорости повышения температуры в грядке. В первые 2 сут. температура повышается медленно, перелопачивание ведут через 8-12 ч.; на 3-4-е сутки температура нарастает быстро, перелопачивают зерно через 6-8 ч., в остальное время вследствие замедления выделения тепла достаточно перелопачивать через 10-12 ч.

Проращивание проса.

Режимы проращивания ячменя, овса, ржи и пшеницы в общем сходны; для них характерна относительно низкая температура. Просо проращивают при более, высокой температуре. Хотя содержание амилазы при этом будет меньше, накопится больше декстриназы, ради которой и применяется просяной солод. Зерно проса имеет малый угол естественного откоса, поэтому ворох получается очень низким, по краям зерно быстро охлаждается. В связи с этим просо складывают в деревянные разборные ящики высотой 0,7-1 м, не допуская падения температуры ниже 25°С. При необходимости просо поливают теплой водой. В ящике его держат до тех пор, пока температура не повысится до 33-35°С, на что требуется около 12 ч. Затем ящик разбирают и зерно складывают в грядку высотой до 40 см.

В течение первых 2 сут. поддерживают температуру 26-30°С. С 3 сут. постепенно уменьшают высоту грядки до 15-20 см и снижают температуру до 25-26°С. На каждый полив перед перелопачиванием расходуют 4-6 дал воды на 1 т зерна. Полив прекращают за 12 ч. до взятия солода в производство. Через 5-6 сут солод готов. Конечная влажность его должна быть 40-42%.

Биостимуляция процесса солодоращения

В последние годы в спиртовой промышленности для ускорения процесса солодоращения и повышения ферментативной активности солода нашли применение биостимуляторы, преимущественно гиббереллин. Расход гиббереллина составляет для ячменя, ржи и овса 600 мг, для проса – 400 мг 100%-ного препарата на 1 т солодуемого зерна.

Обрабатывают зерно водным раствором гиббереллина при оформлении грядки после согревания в ворохе. Рабочий раствор готовят из основного в емкости-дозаторе или прибавляют его в лейку. Количество воды должно быть достаточным для полива зерна. Если при спуске из замочного чана влажность зерна была 40%, для полива 1 т зерна ячменя, овса, ржи и пшеницы берут 6-8 дал воды, при 38%-ной влажности – 10-12 дал. Для полива проса требуется 3-4 дал воды. Обильный полив зерна – обязательное условие эффективности применения гиббереллина. Предварительно необходимо разровнять ворох и придать ему четырехугольную форму. Механизированный полив проводят с помощью перфорированной трубы, установленной на ковшовом ворошителе, ручной – с помощью лейки. Диаметр отверстий в них должен быть 1 мм.

При ручном поливе перед ворошением тщательно поливают весь ворох, затем зерно перебрасывают ворошителем и одновременно проводят полив перед ковшами ворошителя; затем ворошитель останавливают, поднимают ковши и поливают все оставшееся зерно с двух сторон. При механизированном поливе он начинается одновременно с перебрасыванием зерна из вороха в грядки. При этом следят за тем, чтобы достигалось равномерное смачивание всей массы зерна.

Полив чистой водой проводится 2-3 раза в сутки с таким расчетом, чтобы на 2-3 сут. ращения влажность в солоде ячменном и овсяном достигала 50-52%, пшеничном и ржаном – соответственно 48-50 и 46-48%. В дальнейшем количество воды для полива уменьшают с таким расчетом, чтобы влажность готового ячменного и овсяного солода была 48-50%, ржаного и пшеничного 46-48%. Влажность просяного солода как во время выращивания, так и готового должна быть 42-44%. Полив водой прекращают в пневматической солодовне за 16 ч., в токовой – за 24 ч.; при выращивании просяного солода – за 12 ч. до взятия в производство.

В ворохе ячменного, овсяного, ржаного и пшеничного зерна поддерживают температуру 24-25°С; в первые 2-3 сут. проращивания в «постели» 22-24°С; к концу проращивания 17-20°С. В просяном солоде температура в ворохе 32-35°С, в первые 2 сут. 30-32°С, в остальные сутки 23-25°С.

Ворошение постелей в пневматической и токовой солодовнях проводится не менее 3 раз в сутки. Перед каждым ворошением прорастающее зерно поливают водой.

содержание .. 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ..