Технологія пивоварного і безалкогольного виробництва

Література: [1, с.114-129]; [3, 46-53]; [4, с.160-182];

[5, с. 205-214]; [10, с. 92-94].

Запитання самоконтролю.

1. Мета пророщування солоду.

2. Морфологічні зміни в зерні під час пророщування.

3. З чим пов'язані біохімічні зміни в зерні при пророщуванні?

4. Зміни хімічного складу зерна.

5. Фактори, що впливають на процес пророщування.

3.4 Технологічний режим пророщування світлого і темного ячмінного солоду

План уроку

1.Технологічний режим пророщування світлого ячмінного солоду для пивоваріння.

2.Технологічний режим пророщування темного ячмінного солоду для пивоваріння.

Питання, що винесене на самостійну роботу.

3. Токове і пневматичне пророщування солоду.

Технологічний режим пророщування світлого ячмінного солоду для пивоваріння.

При виробництві світлого солоду необхідно отримати високу амілолітичну активність, добре розчинення ендосперму з накопиченням помірної кількості амінокислот і цукрів. Тому для його одержання використовують ячмінь з високою здатністю до проростання і з низьким вмістом білку. Вміст цукру не повинен перевищувати 10% на абсолютно суху речовину, а вміст моноцукрів - не більше 2%.

Замочують його до вологості 43-45 %. Пророщування проводять при більш низьких температурах (13-18 °С) і хорошій аерації. Пророщують 7-8 діб. Сушку проводять не більше 24 год. Максимальна температура в кінці сушіння досягає 80-85 °С.

Технологічний режим пророщування темного ячмінного солоду для пивоваріння.

Для отримання темного солоду під час солодопророщування необхідно накопичити в зерні велику кількість амінокислот і цукрів. Це можливо лише при високому вмісту білків в ячмені і більш глибшому протеолізі їх. Глибокий протеолітичний розпад білків в свою чергу стає можливим тільки після накопичення в зерні достатньо високої активності протеолітичних ферментів.

Активність протеолітичних ферментів стає достатньо високою з 4-5 доби пророщування зерна. Вона ще більше збільшується при високій вологості зерна. Підвищенню протеолітичної активності сприяє зменшення аерації в кінці солодопророщування, тобто створення анаеробних умов. Крім того, слабка аерація зерна зменшує тепловіддачу солоду і сприяє підвищенню в ньому температури, що визиває прискорення протеолітичного розпаду білків солоду і сприяє накопиченню цукрів.

Таким чином, для виробництва темного солоду необхідно вибрати ячмінь, який добре і швидко проростає і з підвищенним вмістом білку. Замочують його до вологості 45-47 %. Пророщування в перші дні проводять при температурі 15-17°С, а потім допускається підвищення до 22-23°С; тривалість солодопророщування 8-9 діб. Сушку проводять на протязі 48 год з максимальною температурою 100-105 °С, що забезпечує утворення великої кількості меланоїдинів.

Способи пророщування

Пророщування зерна проводять на токовій (старий спосіб) і на пневматичних солодовнях різних видів.

Токова солодовня являє собою довге напівпідвальне приміщення із гладкою підлогою із бетону із незначним нахилом в бік каналізаційних стоків. Підлогу ретельно миють і дезинфікують хлорним вапном і після витримки його змивають. На тік вивантажують замочене зерно в купу (ворох) висотою 60-70см. При досягненні температури 23-24єС зерно перелопачують, перекидаючи на іншу площадку, підготовлену аналогічно, і вкладають у грядку висотою приблизно 40см однаково по всій площі, форма грядки - правильний чотирикутник.

Край грядки загортають у валик, щоб край не охолоджувався. Після підвищення температури грядку перекидають далі. Під час перекидання солод дерев'яною лопатою перекидається підніманням вверх і вниз, що дає можливість охолодити солод, відвести СО2 і наситити киснем. Висота грядки поступово знижується до 15-20см. Перед перелопачуванням солод поливають водою (2-5дал/т), кінцева вологість солоду 43-45%. Площа поступово під солодом збільшується, а висота зменшується.

Після звільнення майданчика його миють, дезинфікують, покриваючи шаром хлорного або гашеного вапна, який потім змивають водою і тік протирають щіткою.

Режим пророщування для ячменю:

Доба	1	2	3	4	5	6	7	8
Температура, єС	19-20	19-20	18-19	17-18	16-17	15-16	14-15	13-14
Висота грядки	40	30	25	25	25	20	20	20
Частота перекидання через, год	8-12	8-12	6-8	6-8	10-12	10-12	10-12	10-12

Кінцева вологість 43-45% .

Зовнішній вигляд правильно пророщеного солоду - корінці кучеряві.

Недоліки такої солодовні:

1) велика площа під пророщення;

2) складності дотримання режиму в теплий період року;

3) значні затрати ручної праці.

Переваги: робітник постійно контактує з солодом, може виявити своєчасно відхилення у пророщуванні і змінити режим.

Пневматичне солодопророщення характеризується пророщуванням солоду в товстому шарі зерна на ситах при продуванні його повітрям. При продуванні відводяться від солоду теплота, СО2 і підводиться О2. Продування проводиться спеціально підготовленим в камері кондиціювання повітрям, яке має назву кондиційоване.

Існують два види пневматичних солодовень: ящичні і барабанні.

На пивоварних заводах найчастіше використовується ящичні солодовні. Ця солодовня являє собою довгий солодоростильний ящик, в якому є сітчасте дно і основне дно, висота підситового простору складає 0,6-0,8м, або 1,8м. На поздовжніх стінах ящиків викладено рейки, по яких рухається ковшовий або шнековий перегрібачі (або солодозворошувач). Підситовий простір подається кондиційоване повітря в залежності від температури солоду. По закінченню пророщення свіжопророслий солод вивантажуться з ящиків у сушильне відділення ,за допомогою механічного або пневмотранспорту .

Загалом з розвантажувальним і приймальним пристроєм довжина грядки складає - 32-33м.

При пророщенні солоду спостерігається втрати зброджуваних речовин (крохмалю і цукрів), які складаються із витрат на дихання, проростання корінців і зародкового листка, а також на сплав, вилужування сухих речовин при замочуванні.

Нормативні втрати при нормативному терміні пророщення складають 11, 6% ( при замочуванні : на сплав і вилужування 1,6%; на дихання 5,7 %; на утворення ростків 4,3%)

ПЕРЕВАГИ пневматичної солодовні:

- більша продуктивність з 1 м2 - 200-500 кг;

- механізація перемішування солоду;

- можливість підтримки температури в любу пору року, та в залежності від доби пророщування

Кондиціювання повітря проводиться у камерах кондиціювання, які виготовляють із цегли або метала. Вони мають прямокутну форму, в середині є трубки із форсунками, через які подається вода під тиском, що створюється насосом. При цьому утворюється водяна завіса (суцільна хмарка). Через цю хмарку вентилятором подається повітря, яке забирається з вулиці або з приміщення (в зимовий час) і може охолоджуватись в спеціальних пристроях (холодильниках або калориферах). Проходячи через хмарку повітря зволожується до вологості 95-100%, очищується від механічних і біологічних забруднень і набуває певної температури (10 - 12 С).

Охолодження і нагрівання може проводитися водою, яку подають відповідної температури на форсунки камери кондиціювання.

Показники повітря: температура 10-12 єС, відносна вологість 95-100%; повітря очищене.

1- вентилятор

2- камера кондиціювання

Рис. Схема камери кондиціювання.

Література: [10, с. 102-104].

с/р [5, c.214-218].

Запитання для самоконтролю.

1. В чому особливості технологічного режиму пророщування світлого і темного сортів солоду?

2. Які види солодовень Ви знаєте? В чому їх переваги і недоліки.

3. Що таке кондиційоване повітря? Де його отримують і які воно має параметри?

3.5 Пророщування солоду в пневматичних ящичних і барабанних солодовнях

План уроку

1. Пневматичні ящичні і барабанні солодовні.

2. Вимоги до якості свіжопророслого солоду.

Питання, що винесені на самостійну роботу.

3. Перспективні способи пророщування солоду.

Інтенсифікація процесу пророщування солоду шляхом пророщування солоду з використанням стимуляторів.

Пневматичні ящичні і барабанні солодовні.

солодовня "пересувна грядка", солодовня зі шнековим зворошувачем, барабанні солодовні, солодовня "все в ящику".

Солод виготовляють у спеціальних приміщеннях - солодовнях, обладнаних апаратами для замочування, пророщування та висушування солоду.

Пневматичні солодовні поділяються на ящикові та барабанні. Різновидом ящикової є солодовня типу " пересувна грядка". В останні роки все ширше застосовують установки або цілі солодовні, що суміщують усі процеси приготування солоду в одному апараті, так звані статичні солодовні.

Важливою особливістю пневматичних солодовень є пророщування ячменю у високому шарі, що розміщується на ситі та продувається кондиційованим повітрям.

Ящикова солодовня з шнековим зворошувачем складається з декількох прямокутних відкритих солодоростильних ящиків. Кількість ящиків відповідає довгочасності пророщування зерна ( діб) - дуже часто це 8 ящиків. Днище ящика має до середини нахил для стікання води. На висоті 1,8-2,0 м від дна встановлені сита, які служать для пророщування замоченого зерна.

Це дозволяє входити без перешкод під сито і виконувати необхідні роботи профілактичного ремонту, очищення і т.д. В підситовий простір вентилятором подають кондиційоване повітря. Пророщування проводять в одному ящику від початку до кінця. Перед завантаженням ящика його стінки, сита і під ситовий простір очищують, миють і дезинфікують 2%- ним розчином хлорного вапна. Замочене зерно розподіляють по всій площі ящика шаром висотою 0,8 - 1,1 м. Під кінець пророщування висота шару солоду досягає 1,2-1,% м. Співвідношення довжини ящика до ширини становить від 1:4 до 8:1. Дуже довгі та вузькі ящики не дають можливості рівномірно продувати їх повітрям. Найбільш віддалені ділянки одержують повітря з меншим вмістом вологи. Небажані також дуже короткі й широкі ящики, оскільки вони не забезпечують рівномірності продування за шириною та значного збільшення вартості перегрібала.

Товщина стін ящика 16-20 см. З внутрішнього боку вони повинні бути гладкими. Для зручності вивантаження ящика одна із стін робиться такою, що може бути знятою або розкритою. На повздовжніх стінках ящика закріплені рейки, по яким рухається шнековий солодозворошувач - рухома каретка з вертикальними шнеками. По ширині перегрібала встановлюються залежно від розмірів ящика 3-14 штопороподібних шнеки, які обертаються у протилежні боки відносно один одного.

Порядок роботи в ящиковій солодовні.

Подача замоченого ячменю у ящик здійснюється разом з водою відцентровим насосом. За допомогою трубопроводу з випускними пристроями, що розміщується по довжині над серединою ящика, ячмінь розподіляється по його довжині і 2-3 проходами перегрібача вирівнюється рівним шаром. Вода стікає на дно ящика і відводиться у каналізацію. Коли температура у грядці підвищується на 2°С вмикають вентиляцію і продувають ячмінь кондиційованим повітрям через кожні 1-2 год протягом 10-15 хв для видалення диоксиду вуглецю.

У перші 3-4 дні пророщування ячменю температура піднімається до 15-16° С. Зворошування ячменю спочатку проводять 2 рази на добу, потім інтервали збільшують до 16 год, а під кінець пророщування до 24 год, щоб запобігти надлишкового травмування ростків.

При безперервній вентиляції температура піднімається плавно і повільно. Якщо потрібне більше піднімання температури, вентиляцію відключають на деякий час, а потім включають у міру потреби.

Різновидом ящикової солодовні є солодовня " пересувна грядка". Процес солодування ячменю у цій солодовні здійснюють в одному довгому ящику. Розмір ящика залежить від продуктивності площі. При максимальній висоті приміщення 3,2 м довжина ящика 30-50 м, ширина 3-5 м.

Стіни і підлог ящика виконують із бетону, підлога служить основним дном. Сита вкладають на висоті 0,4-0,6 м від основного дна і роблять їх роз'ємними, щоб полегшити проведення дезинфекції і дотримання чистоти.

На поздовжніх стінах ящиків викладено рейки, по яких рухається ковшовий перегрібач (або солодозворошувач). При русі перегрібача солод захоплюється ковшами і перекидається далі за перегрібач на 1,5м назад. Між ковшами встановлені щітки для ретельної очистки. Робоча швидкість перегрібача 0,2-0,3 м/хв. Один перегрібач може обслуговувати 3 ящики. Підситовий простір перегороджено цегляними перестінками на 15-16 окремих відділень, в ці відділення і подається кондиційоване повітря в залежності від температури солоду у цьому відділенні. Кондиційоване повітря нагнітається вентилятором в канал, який проходить по довжині ящика, а потім - в кожне відділення підситового простору. Подачу повітря у відділення регулюють за допомогою шиберних заслонок.

Пророщення відбувається наступним чином. На сито першого відділення гідротранспортом замочене зерно вивантажується і лежить в купі до зігрівання. Висота шару замоченого ячменю 0,7-0,8 м, а під кінець пророщування - 1 м. Потім перегрібачем розподіляється в шар на одне відділення. Далі, в ході переміщування зрошується водою через форсунки пристрою. Перше відділення готується до прийому нової порції. Через 12 год. зерно знову перегрібається, перекидаючись ще на 1,5м. тривалість пророщення - 8 діб, кількість перегрібань - 2 на добу. В результаті грядка пересувається по ящику і під кінець пророщування свіжопророслий солод тим самим перегрібачем вивантажується із ящика на конвеєр і подається на сушку.

Закінчивши зворушування всіх грядок, зворошувач автоматично зупиняється, піднімає ковшовий транспортер вище рівня грядок і повертається в вихідне положення.

Чистка і санітарна обробка сит і під ситового простору ростильного ящику проводиться послідовно для кожного відсіку по добам пророщування через кожні 8 діб. Чистку сит і дезинфекцію зворошувача виконують разом з обробкою сит відсіку першого дня пророщування.

Переваги солодовні типу " пересувна грядка":

- повністю механізують процес солодування ячменю;

- простіша будова зворошувача;

- знижуються капітальні затрати;

- більша продуктивність з 1 м2 площі.

Недоліки:

- менш гнучкі при регулюванні технологічних параметрів;

- при широких ящиках проходить прогинання валів і перегрібач поблизу стінок лишає непроворошений солод, який там схвачується і утворює "коржі";

- перегрібач часто виходить з ладу;

- спостерігається травмування ростків, в результаті чого утворюється доступ мікроорганізмам до поживних речовин.

Барабанні солодовні бувають закриті і відкриті. Закритий барабан - глухий стальний корпус, який забезпечує повну ізоляцію зерна, що проростає від атмосфери приміщення; солод в закритому барабані провітрюється тільки штучною вентиляцією. Відкриті барабани широко не застосовуються і тепер не виготовляються. Це пов'язано з тим, що при застосуванні цих барабанів відпрацьоване вологе повітря виходить безпосередньо у приміщення солодовні й створюються незадовільні санітарні умови праці.

Використовують закриті барабани двох типів: барабан з плоским ситом і барабан з ситовими трубами.

Барабан з плоским дном ( ящичний барабан) являє собою циліндр, всередині якого знаходиться горизонтальна плоска решітка, на якій проходить пророщування замоченого ячменю. З обох боків барабан має по два днища, які утворюють повітряні камери для підведення і відведення повітря.

Продувати цей барабан можна тільки тоді, коли він знаходиться у стані спокою.

При продуванні ячмінь на ситі повинен розміщуватися рівним шаром горизонтально. Для цього барабан обертають, поки поверхня грядки не займе горизонтальне положення, паралельне ситу, і продувають зерно повітрям.

Особливістю голодування ячменю у барабанах є те, що після завантаження замоченого ячменю його спочатку продувають сухим повітрям для видалення крапельної вологи з поверхні зерен і лишають у спокої на 4-6 год, а потім - зволоженим повітрям, дотримуючись того самого правила, що й при керуванні ячменю у ящичних солодовнях, тобто повітря у зерні повинно нагріватися не більше ніж на 2 °С. При продуванні кількість повітря регулюють шибером на вихідному каналі.

При підсиханні зерна допускається його зволоження за допомогою шлангу, а для вирівнювання вологи обертають барабан.

Перші дні барабан більше часу знаходиться у спокої, чим досягається прискорення проростання ячменю. Режим слід уточнювати залежно від властивостей ячменю і умов солодовні.

При розвантаженні барабан встановлюють люками вниз і свіжо пророслий солод випускають на стрічковий конвеєр і транспортують до солодосушарки. Після розвантаження внутрішню частину барабана, канали і труби ретельно очищують і миють. Повітряні канали чистять періодично.

Барабан з ситовими трубами являє собою горизонтальний циліндр із кованої сталі. З обох кінців він закритий днищами і спирається на чотири ролики. Днища мають круглі отвори для підведення і відведення зволоженого повітря. Спочатку кондиційоване повітря надходить до повітряної камери, яка відокремлена від робочого об'єму ще одним дном.

Від цього дна по всій довжині барабана проходять ситові канали, відпрацьоване повітря відводиться через центральну перфоровану трубу, яка з боку підведення повітря закрита дном барабана, а з іншого боку з'єднана з каналом для відведення відпрацьованого повітря. Саме у цьому каналі встановлено шибер для регулювання кількості повітря, що продувається через зерно.

Повітряні канали, які піднімаються вверх при обертанні барабана, для запобігання витоку повітря закриваються маятниковою заслінкою, що розміщена у повітряній камері.

Барабан завантажують замоченим зерном на 60% його об'єму. При більшому заповненні барабана частина зерна не перемішується, а при недостатньому заповненні погіршується провітрювання зерна повітрям і знижується продуктивність барабана. Після завантаження барабан обертають для рівномірного розподілення зерна і продувають не зволоженим повітрям для того, щоб зерно обсохло. Швидкість обертання барабана - один оберт за 25-45 хв. Менша швидкість використовується при ворошінні ячменю, що проростає, а більша - при завантаженні і вивантаженні барабана.

Для заповнення та вивантаження ячменю барабан оснащений люками, які щільно закриваються. Вентиляцію у барабанах цього типу можна виконувати як під час спокою, так і при обертанні. Камери кондиціювання повітря встановлюють одну на два барабани або індивідуальну на кожний барабан у безпосередній близькості до барабанів.

Переваги:

- проростки солоду при ворошінні не травмуються;

- можливе солодування при герметизації і накопиченні СО2.

Недоліки:

- складні у конструктивному відношенні;

- мають велику металоємкість, великі габарити;

- не придатні для солодовень великої виробничої потужності, барабани не випускаються місткістю понад 35 т.

Суміщені ( статичні ) солодовні.

Виробництво солоду за традиційною технологією потребує великої синхронності у роботі замочувального, солодови-рощувального і сушильного агрегатів і пов'язано з великими витратами енергії та матеріалів.

Суміщення процесів замочування, пророщування і сушіння солоду в одному апараті дає змогу уникнути ряду цих недоліків. Такі солодовні з'явилися за кордоном у 60-ті роки і виправдали себе у роботі. Декілька таких солодовень експлуатується і в нашій країні, у тому числі на Бердичівському солодовому заводі. Пневматичні солодовні цього типу дозволяють виготовляти солод у ящиках величезного одночасного завантаження ( 500 т і більше), що має значний економічний ефект. Довгочасність пророщування ячменю 5,5- 6 днів, а весь цикл від завантаження до розвантаження включно займає 10 діб.

Вимоги до якості свіжопророслого солоду.

В результаті пророщування ячменю будь-яким способом отримують зелений солод. В зеленому солоді на відміну від вихідного зерна борошнисте тіло розрихлене, є корінці, розвинутий зародковий листочок і хімічний склад самого зерна зовсім інший.

Зелений солод повинен мати своєрідний запах свіжих огірків. Поява невеликого ефірного запаху вказує на недостачу кисню при пророщуванні. Затхлий запах вказує про переробку забрудненого або пошкодженого зерна, а також про неправильну роботу замочування і пророщування. Розчинення борошнистого тіла зерен солоду повинно бути хорошим.

Вологість свіжопророслого солоду не повинна значно відрізнятися від вологості замоченого зерна. Зниження вологості зерна при солодопророщуванні приводить до сповільнення в ньому гідролітичних процесів, в результаті чого солод отримують низької якості. Зниження вологості солоду до кінця пророщування допустимо не більше ніж на 1-2 %.

Неправильне зворушування, недостатня аерація і надлишкове змочування водою можуть дати солод з розчиненим ендоспермом тістоподібної консистенції. Такий солод при сушінні буде скловидним.

При оцінці якості свіжопророслого солоду приймається до уваги довжина зародкового листка, так як розвиток його характеризує хід розчинення ендосперму. Зародковий листок в світлому ячмінному пивоварному солоді повинен досягнути 2/3 -3/4 довжини зерна, в темному - Ѕ - 1 довжини. Корінці токової солодовні повинні бути товсті, кучеряві, а солоду пневматичного пророщування - більш прямі і довгі, соковитими, довжиною 1,5 - 2см . В хорошому солоді зародки повинні бути рівномірно розвинуті рівномірно, не повинно бути великої кількості "гусарів".

Важливим показником солоду являється його ферментативна активність.

Одним із основних вимог, які пред'являються до пивоварного солоду, являється його швидка самооцукрюваність. Тому про якість солоду судять по амілолітичній активності солоду, яка виражається кількістю мальтози ( в г ), яка утворюється з крохмалю під дією ферментів 100 г солоду. АС світлого свіжо пророслого солоду складає 300-400, а темного 400-500 од./г.

Інтенсифікація процесу пророщування солоду шляхом пророщування солоду з використанням стимуляторів.

Приготування солоду - складний процес, пов'язаний із значною витратою цінних речовин на дихання, утворення корінців і проростків. Тому розроблено цілий ряд інтенсивних технологій виробництва солоду. Одним із таких технологій - використання активаторів росту. Найчастіше використовують гібберелову кислоту, яка підвищує інтенсивність проростання і активність солоду, при цьому тривалість пророщення солоду скорочується на 1-2 доби, відповідно скорочуються втрати при пророщенні на 2-3%. Витрата гібберелової кислоти складає (в перерахунку на 100% кислоту) 400-800мг/т. Обробка зерна може проводитись при замочуванні, тоді основний розчин додається в замочну воду перед вивантаженням, а також робочим розчином можна обробити солод в ході пророщення в період "накльовування" паростків після зігрівання замоченого зерна. Обприскування проводять дуже ретельно, при перемішуванні зерна.

Література: [1,с.125-129 ],[3, с.53-71],

[6,с.40-50], [10,с.94-98 ].

Запитання для самоконтролю.

1. Суть та переваги пневматичного виробництва солоду.

2. Конструктивні особливості ящичних установок для пророщування ячменю.

3. Типи солодоперегрібачів у ящичних солодовнях; їх коротка порівняльна характеристика.

4. Кондиціювання повітря у солодовому виробництві.

5. Барабанні солодовні, їх переваги і недоліки; порядок роботи у цих солодовнях.

6. Особливості статичних солодовень, та їх порядок роботи.

7. Вимоги до свіжопророслого солоду.

3.6 Термічна обробка пивоварного солоду

План уроку

1. Мета термічної обробки солоду.

2. Фізичні, хімічні і фізіологічні зміни, що відбуваються в солоді при термічній обробці.

3. Характеристика солодосушарок періодичної і безперервної дії.

4. Режими сушіння світлого і темного солоду.

Питання, що винесені на самостійну роботу.

5. Спеціальні сорти солоду ( карамельний та палений).

6. Відокремлення ростків.

7. Зберігання сухого солоду ( відлежування).

8. Вимоги до якості ячмінного пивоварного солоду. Нормативно-технічна документація (ДСТУ 4282:2004).

Мета термічної обробки солоду.

Свіжопророщений солод для виробництва пива використовувати неможна, так як він має сирий смак та запах, в ньому відсутні ароматичні, забарвлюючі і смакові речовини, які необхідні для виробництва пива. В зеленому солоді багато міститься білкових речовин, які утворюють в розчині стійке помутніння. Це не дає можливості отримувати прозоре сусло і пиво. З-за високої вологості свіжопророщений солод довго не може зберігатися. Такі властивості у солоді формуються тільки при його сушінні, при довгочасній дії підвищеної температури. Крім того при сушінні ростки набувають крихкості і легко відділяються від солоду. Видалити ж ростки потрібно обов'язково, оскільки при зберіганні вони адсорбують вологу і швидко набувають гіркого смаку через окислення жирів.

Виходячи з цього метою сушіння солоду є:

- зниження вологості до 3 - 4 % для світлого солоду і 1,5 - 2% - для темного солоду з метою збільшення тривалості зберігання сухого ячмінного солоду;

- полегшення видалення ростків, які порівняно легко видаляються у свіжо висушеному солоді;

- накопичення смакових, ароматичних, барвних речовин - меланоїдинів.

Весь процес сушіння можна розділити на 2 періоди.

Перший період сушіння має місце при зниженні вологості до 10% при низьких температурах і називається періодом підсушування ( підв'ялювання, зневодження). Вологість у цьому періоді знижується легко, тому що видаляється крапельна вода. В цьому періоді продовжуються процеси, які йшли при пророщуванні, а саме ферментативні - вони пов'язані з гідролізом крохмалю, білків і утворення цукрів та амінокислот. Тому термічну обробку на цьому етапі потрібно проводити в такому режимі, щоб зберегти активність ферментів, які в подальшому необхідні для приготування пивного сусла бажаного складу. Тому на цій стадії сушіння температура в солоді не повинна підвищуватися понад 50° С, поки вміст вологи у ньому не знизиться до 10%.

Другий період власне являється висушуванням солоду. Характеризується зниженням вологості від 10% до 2,5-3,5 %. Відбувається він значно повільніше, що обумовлено більш міцним зв'язком води з колоїдними речовинам. Максимальна температура сушіння, при якій висушується солод називається температурою відсушки ( відсушкою).

Фізичні, хімічні і фізіологічні зміни, що відбуваються в солоді при термічній обробці.

В результаті проведення процесу проходять складні біохімічні і хімічні зміни.

В залежності від перетворень, які відбуваються у зерні у процесі висушування солоду, розрізняють три фази: фізіологічну, ферментативну й хімічну.

І фаза Фізіологічна - характеризується тим, що у цей час ще відбуваються життєві процеси, поки вологість солоду не знизиться до 30 % підвищенні температури до 40°С. Тому цю фазу можна розглядати як продовження життєдіяльності зерна: збільшуються розміри зародкового листка і корінців, зерно дихає; при диханні проходить неповне окислення вуглеводів з утворенням етилового спирту і альдегідів. Продовжуються ферментативні процеси, в результаті яких накопичуються цукри і амінокислоти. Так як в цій фазі має місце фізіологічний ріст зерна, то і фаза називається фізіологічною.

ІІ фаза Ферментативна - діє при підвищеній температурі від 40 до 70°С і зниження вологості до 10 %. Характеризується затуханням життєдіяльності зерна, ріст і дихання зерна припиняються. Ферментативні процеси в зерні продовжуються. При температурі 50-52 °С найбільшу активність проявляють протеолітичні ферменти, які гідролізують білки до амінокислот, пептидів і поліпептидів. При температурі 60-70 °С проявляють активність амілолітичні ферменти, які гідролізують крохмаль з утворенням цукрів. Це необхідно враховувати при сушінні певного типу солоду. Для світлого ферментативні процеси цієї фази слід звести до мінімуму, з тим, щоб уникнути перевиробництва амінокислот і цукрів, які є попередниками меланоїдинів. Таким чином, під час сушіння світлого солоду вологу стараються видалити швидко при порівняно низьких температурах. І навпаки для темного солоду цю фазу затягують для більшого утворення амінокислот і цукрів, щоб в слідкуючій фазі утворилося більше меланоїдинів. Триває 5-7 год. Якщо порушити режим сушінні саме на цій фазі, тобто подавати в шар свіжо пророслого солоду із значним вмістом вологи сушильний агент високої температури, що не відповідає оптимальному режиму, ендосперм стає склоподібним.

ІІІ фаза Хімічна - має місце при підвищенні температури від 70 °С до максимальної температури в залежності від сушки солоду ( для світлого 80-85°С, для темного 105 °С). Ферментативні процеси припиняються, тому що ферменти переходять в неактивний стан, частково ін активуються. Цитолітичні ферменти інактивуються уже при температурі біля 60° С, помітно знижується активність амілаз на 30-40 % для світлого солоду і на 70 % для темного, активність протеолітичних ферментів значно не знижується.

При підвищенні температури має місце коагуляція білків, що сприяє одержанню прозорого пива. При підвищенні температури проходять реакція меланоїдиноутворення - це складний процес, в складі якого лежать різні окислювально-відновні перетворення, кінцевими продуктами яких є меланоїдини. Вони добрі піноутворювачі. Утворюються також альдегіди, які надають солоду певного смаку та аромату.

Характеристика солодосушарок періодичної і безперервної дії.

У пивоварінні застосовують солодосушарки періодичної та безперервної дії. До першого типу відносять горизонтальні . В них солод поміщають на горизонтально встановлені решітки. В залежності від числа решіток розрізняють одно-, двох- і трьохярусні сушарки.

Найбільш розповсюджена горизонтальна двохярусна сушарка - це висока будівля прямокутної або квадратної форми з розміщеними всередині двома решітками.

У нижній частині сушарки розміщується сушильна піч, що складається з топки і калорифера. Калорифери розміщуються на тепловій камері висотою 2,5 -3,0 м. Пічне відділення знаходиться на нижньому поверсі, де спалюють паливо, гази згорання ( вугілля чи газу) поступають по трубам і нагрівають повітря. Гаряче повітря піднімається вище, в камеру змішування, в якій змішується з холодним повітрям і охолоджується до температури, необхідної для сушіння. Далі повітря, проходячи через дві горизонтальні решітки висушують солод і через витяжну трубу у верхній частині сушарки виводиться в атмосферу.

Свіжопророслий солод за допомогою механічних транспортних засобів завантажується рівним шаром на верхню решітку, де і відбувається видалення основної маси вологи з солоду, тобто його підсушування до вологості 10 %. Потім підсушений солод передається через люки на нижню решітку, де висушується до вологості 3 %. Для рівномірного нагрівання і висушування солод на решітках перемішують зворошувачем.

Триярусна горизонтальна солодосушарка відрізняється від двохярусної наявністю в неї третьої сушильної решітки. При однаковій тривалості сушіння ( 24 год) завантаження й розвантаження солоду проводять через кожні 8 год ( замість 12), тому потужність цієї сушарні збільшується.

Вертикальна сушарка періодичної дії. Це ряд високих вузьких вертикально розміщених шахт з решітчастими стінами. В ці шахти завантажують зелений солод. Число солодових шахт залежить від продуктивності сушарки. З обох боків кожної солодової шахти є повітряні шахти для подачі повітря. Повітряні шахти розділяються горизонтальними перекриттями на три поверхи. В цих перекриттях є круглі отвори для проходу повітря, які перекриваються клапанами. В нижній частині є паровий калорифер і камера змішування повітря. Нагріте повітря зигзагоподібно послідовно проходить через всі яруси солодової шахти, висушує солод і видаляється вентилятором в атмосферу. Зелений солод завантажують зверху у верхнє відділення солодових шахт за допомогою завантажувального шнека. Вивантажують сухий солод з нижнього відділення. По закінченню висушування солоду шибер між нижнім і середнім відділеннями шахти закривають і відкривають нижній спускний шибер. Висушений солод попадає в шнек, який передає його в бункер. Коли нижнє відділення вивантажено, нижній спускний шибер закривають і відкривають шибер між нижнім і середнім відділенням. Солод з середнього поступає в нижнє. Таким чином перевантажують солод з верхнього відділення в середнє.

НЕДОЛІКИ двох- та трьохярусних сушарок:

- вони менш потужні у порівнянні з сушарками безперервної дії.

- громіздкі, потребують значної витрати тепла.

- складні в обслуговуванні.

До сушарок безперервної дії відносяться сушарка ЛСГА та карусельного типу.

Сушарка ЛСГА. За конструкцією вона нагадує вертикальну сушарка періодичної дії, але солод тут не перевантажується періодично з ярусу в ярус, а перемішується безперервно по вертикальних решітчастих шахтах в міру того, як сухий солод виводиться із них. З метою уникнення зависання солоду між решітками сушильні шахти донизу мають невелике розширення. Шахти мають надійну теплоізоляцію, для зниження теплових втрат.

Над корпусом сушарні розміщується камера підв'ялювання, куди завантажують свіжопророщений солод.

В цю камеру вентилятором нагнітається підігріте повітря. У сушильні шахти підв'ялений солод подається завантажувальними вальцями. Вивантаження також здійснюється за допомогою вальців, які розміщені під сушильними шахтами.

Нагріте у калориферах повітря нагнітається у сушарню вентиляторами і декілька раз перетинає шар солоду. Інші вентилятори відсмоктують відпрацьоване повітря і викидають його в атмосферу.

За допомогою повітропроводів і вентиляторів тепловий режим сушіння поділяється на 4 зони:

І зона температура сушильного агенту 50° С , температура солоду 26-27° С, вологість знижується до 24 %.

ІІ зона температура сушильного агенту 60-70° С , температура солоду 60-65° С, вологість знижується до 8-10 %.

ІІІ зона і IV зона температура сушильного агенту 85° С , температура солоду не більше 80° С, вологість знижується до 3 %.

Для темного солоду температура сушильного агенту становить 100-105°С, температура солоду - 90-95°С

Тривалість перебування солоду 10,5-11,5 год.

Переваги:

- більша продуктивність у 2- 3 рази;

- менші витрати тепла на 20-30%;

- повна механізація і автоматизація сушіння солоду;

- покращуються умови праці;

- більш ефективно використані виробничі площі.

Недоліки:

- забивання сит;

- збільшення опору потоку теплоносія, що призводить до збільшення витрат електроенергії та порушення режиму сушіння.

Сушарка безперервної дії карусельного типу.

Солод завантажують у цю сушарку шаром висотою 1,5 м і знаходиться на перфорованій платформі, яка приводиться в обертовий рух. Нагріте повітря до 85 °С вентилятором нагнітається під перфоровану платформу і рівномірно проходить через шар висушуваного солоду, який повільно рухається назустріч теплоносію, в результаті того, що висушений солод безперервно виводиться із сушарні шнеком, розміщеним над перфорованою платформою, а просідаючий зверху солод тут же поповнюється із бункера, що знаходиться над сушаркою.

Тривалість сушіння 12-15 год.

Режими сушіння світлого і темного солоду.

Режим сушіння світлого солоду на двохярусній горизонтальній сушаркі періодичної дії.

Світлий солод сушать таким чином, щоб швидко зупинити ріст зародку, дію ферментів на крохмаль і білки, пригальмувати дихання зерна. Це досягається швидким видаленням вологи з солоду при відносно низьких температурах. При високій вологості солоду температуру піднімати неможна, так як це визиває інтенсивний ферментативний гідроліз крохмалю і білків, і солод стає скловидним. Сушіння солоду при низькій температурі також небажане, так як процес затягується і в результаті інтенсивного дихання збільшуються втрати сухих речовин. Аромат і колір світлого солоду формуються в останні 3 год при відсушці, коли температура піднімається до 80° С.

Висота свіжопророслого солоду на верхній решітці становить 30-40 см при примусовій витяжці, 25 см - при звичайній витяжці. Тривалість сушіння триває 24 год, то на кожній решітці по 12 год. Піднімають температуру до 50°С вологість знижується до 10%. На нижній решітці температура піднімається в 3 етапи: І етап - на протязі 3-х годин температура підвищується до 50 °С; ІІ етап - на протязі 5 годин температура підвищується до 75 -80°С; ІІІ етап - протязі 4 год температура підтримується на рівні 80°С . Вологість знижується до 3-4 %. На початку сушіння вологість солоду висока і його зворушують через кожні 4 год, потім через 2 год і перед спуском солоду на нижню грату - через 1 год. На нижній решітці солод необхідно зворушувати через 1 год, а в останні 4 год зворошувач працює безперервно.

Режим сушіння темного солоду на двохярусній горизонтальній сушарні періодичної дії.

Тривалість сушіння 48 год по 24 год на верхній і нижній решітці . На верхній граті солод висушують до вологості 20-25% при підвищенні температури на протязі перших 14 год до 40°С і на протязі наступних 10 год до 65 °С. Вологість солоду на нижній решітці знижують в три етапи: перший ( на протязі 8 год) - з 20-25 до 10% при підвищенні температури повітря до 50°С; другий ( на протязі 9-10 год) - з 10 до 6% при підвищенні температури до 70 °С; третій ( біля 4 год) - з 6 до 2-3 % при підвищенні температури до 100-105 °С. Солод постійно перемішують на обох решітках.

Режим сушіння світлого солоду на трьохярусній вертикальній сушарці періодичної дії.

На ній режим сушіння солоду аналогічний як і на трьохярусній горизонтальній сушарні .

Тривалість світлого солоду 24 год, тобто по 8 год на кожній решітці, максимальна температура 75°С.

Тривалість сушіння темного солоду 48 год, тобто по 16 год на кожній, максимальна температура 100-105 °С.

Спеціальні сорти солоду ( карамельний та палений).

Карамельний солод використовують для надання пиву характерного солодового аромату і більш темного забарвлення, а також для збільшення стійкості пива, так як він багатий редуцюючими речовинами - редукторами і меланоїдинами.

Приготування карамельного солоду складається з двох стадій: підготовки до термічної обробки і обжарювання.

Підготовка до термічної обробки заключається в повільному нагріванні попередньо зволоженого солоду спочатку до температури 50 °С і витримують при цій температурі 1 год. Потім повільно солод нагрівають до температури 70°С і витримують 1 год. Після оцукрювання вологість солоду підвищують до 50-55 % шляхом зрошування його водою температурою 90°С і витримують 1 год. Далі солод поступає на обжарювання.

Обжарювання проводять для утворення і накопичення в солоді ароматичних і забарвлюючих речовин - меланоїдинів і карамелей. Найбільш сприятлива температура для обжарювання 130-140°С.

В залежності від температури і тривалості термічної обробки отримують карамельний солод, який розрізняються по кольору і аромату. Для отримання світлого карамельного солоду термічну обробку проводять при 120°С на протязі 3 год, середнього кольору - при температурі 130-150°С 2,5 год, темного ( використовується тільки для темних сортів пива) - при температурі 150-170°С 3,5-4 год.

Палений солод -це інтенсивно забарвлений продукт з ароматом кави. Використовується при виробництві темних сортів пива для підсилення кольору та надання специфічного смаку. Одержують такий солод із світлого сухого солоду, який попередньо зволожують у воді температурою 70°С на протязі 12 год.

Зволожений солод завантажують в спеціальний барабан і на протязі 30 хв підвищують температуру до 160-175°С.

Потім повільно на протязі 1,5 год температуру піднімають до 220°С. По досягненню вказаної температури солод швидко стає коричневим.

Потім проводять відсушку його до тих пір, доки не отримають потрібний смак і колір. Після обжарювання солод вивантажують з барабана і швидко охолоджують , а потім передають на зберігання.

Діафарін - солод з високою амілолітичною активністю ( високо ферментативний), використовують в пивоварінні при переробці солоду з недостатньою оцукрюючою здібністю і несолодових зернопродуктів . Солодопророщування проводять при низькій температурі (15-16°С) на протязі 9-10 діб.

Відсушку солоду проводять при 50°С на протязі 5 год до вмісту вологи в ньому 4-5%. Тривалість пророщування зерна і сушіння солоду при низькій температурі забезпечує максимальне накопичення в ньому ферментів і зберігання їх високої активності.

Видалення ростків

Ростки необхідно видалити зразу ж після сушіння солоду, оскільки вони дуже гігроскопічні, інтенсивно поглинають воду з повітря і швидко стають гіркими та надають пиву більш інтенсивного забарвлення.

Тому необхідно не тільки видалити ростки з солоду, але й контролювати повноту їх видалення.

Рис. Ростковідбивна машина 1-сухий солод, 2-потік повітря, 3-ситовий барабан, 4-била, що обертаються,у протилежному напрямку,5-солод без ростків, 6-шнек для видалення ростків, 7-ростки

Для видалення ростків використовують ростковідбивну машину, яка являє собою ситчастий барабан з обертаючими всередині лопастями. Ростки відламуються, проходять через отвори барабана і виводяться шнеком із машини. Солод звільнений від ростків, гвинтоподібно загнутими лопастями переміщується вздовж барабана і виводиться у приймальний бункер, причому одночасно провітрюється сильним повітряним потоком, в результаті чого звільняється від залишків ростків і охолоджується.

Зберігання солоду.

Свіжий сухий солод після видалення ростків ще непридатний до переробки в пиво, оскільки при надто низькій вологості його подрібнення не

забезпечує бажаного шроту, занадто подрібнюються оболонки, в результаті стає незадовільним фільтрування заторів. Вони погано оцукрюються, знижується вихід екстракту, пиво бродить незадовільно і має нахил до помутніння. Тому солод повинен відлежатися не менше 4 тижнів. Свіжий сухий солод після видалення ростків зважують на автоматичних вагах і передають в склад .В результаті його вологість збільшується до 5-6% . Завдяки зберіганню підвищується активність ферментів. Загальна кислотність солоду при зберіганні знижується, але збільшується вміст розчинного азоту.

При зберіганні необхідно підтримувати невисоку температуру, щоб не змінити якість солоду. Зберігати солод краще в силосах, тому що він забезпечує менший контакт з повітрям і солод менше поглинає вологи.

Солод, що надмірно поглинув вологи, перед подрібненням необхідно підсушити.

Вимоги до якості ячмінного пивоварного солоду. Нормативно-технічна документація (ДСТУ 4282:2004).

Солод оцінюють за органолептичними та фізико-хімічними показниками. З зовнішнього вигляду солод являє собою однорідну зернову масу без пліснявих зерен і зернових шкідників.

Колір повинен бути світло-жовтим або жовтим. Зеленуваті або темні відтінки свідчать про розвиток плісені при пророщуванні. Матовий колір з сірим відтінком може бути у випадку замочування ячменю водою, що містить залізо.

Запах солоду залежить від типу: більш сильний солодовий аромат з хлібним відтінком характерний для темного солоду. Він повинен бути чистим. Не допускається кислий, запах плісені.

Смак - чистий, солодовий, без присмаку пригорілості, диму, плісені або землі.

За фізико-хімічними показниками солод повинен відповідати вимогам ДСТУ 4282:2004"Солод пивоварний ячмінний ". Відповідно до цих вимог солод поділяється на солод високої якості, І та ІІ класу.

Найважливішими показниками якості солоду є тривалість оцукрення ( 15-25 хв), масова частка екстрактивних речовин(74-79%).

Ступінь розчинення солоду характеризується різницею виходу екстракту при лабораторному затиранні тонкого і грубого помелу солоду ( не більше 4%).

Правильне сушіння солоду характеризує кількість борошнистих зерен ( не менше 80%). Солод не повинен бути склоподібним.

Література: [3,с. 73-86];[4, с.211-235]; [5, с. 220-235];

[6, с.50-84]; [10, с. 102-113].

Запитання для самоконтролю

1. Навіщо висушують свіжопророслий солод?

2. Пояснити термін "підсушування" солоду, його особливості.

3. Назвіть і охарактеризуйте три фази сушіння солоду?

4. Які типи сушарок використовуються на пивоварних заводах?

5. Яка будова і принцип дії двохярусної горизонтальної сушарки?

6. Яка будова і принцип дії двохярусної вертикальної сушарки?

7. Конструктивні особливості солодосушарок ЛСГА. Переваги і недоліки цих сушарок.

8. Карусельна солодосушарка, її переваги і недоліки.

9. Охарактеризуйте режим сушіння світлого солоду.

10. Чим відрізняється режим сушіння темного солоду від світлого?

11. Як готують карамельний солод?

12. Як отримують палений солод?

13. Для чого і як відокремлюють ростки від сухого солоду?

14. Навіщо свіжовисушений солод направляють на відлежування?

15. Які вимоги ставляться до солоду хорошої якості?

16. Що таке ферментація житнього солоду і коли вона застосовується?

17. Чому для виготовлення ферментованого солоду перевагу віддають житу з великим вмістом білкових речовин?

Розділ 4. Виробництво ферментних препаратів

4.1 Ферментні препарати та композиції, які використовуються у виробництві солоду, пива і квасу

План уроку

1. Мета вирощування ферментних препаратів.

2. Номенклатура ферментних препаратів.

3. Ферментні препарати та композиції, які використовуються у виробництві солоду, пива і квасу.

Питання, що винесені на самостійну роботу.

4. Мікроорганізми - продуценти ферментів. Плісеневі дріжджеподібні гриби, бактерії.

5. Способи культивування ферментних препаратів.

Мета вирощування ферментних препаратів.

Ферменти з давніх давен використовуються в виробництві багатьох харчових продуктів. Синтезувати комплекс ферментів можуть не тільки зернові культури при пророщуванні, а й мікроорганізми. В залежності від складу поживного середовища та умов культивування продуценти ферментів накопичують різний їх склад. Найчастіше серед них переважає один із ферментів.

В якості джерела ферментів можуть бути використані живі організми, вищі рослини і мікроорганізми. В промисловості все ширше використовують ферментні препарати, які отримують з культур мікроорганізмів, саме плісеневих грибів або бактерій.

Переваги ферментних препаратів одержаних з культур мікроорганізмів слідуючі:

1) простота і дешевизна вирощування м/о по зрівнянню з вирощуванням тварин і вищих рослин; для отримання покоління мікробних клітин в сприятливих умовах росту потрібно 20-30 хв, урожай рослин можна зібрати тільки 1-2 рази в рік, а щоб отримати потомство тварин, потрібно 2-3 роки. Для вирощування м/о можна використовувати дешеву і доступну сировину;

2) дуже широкий асортимент ферментів, які виробляються мікробною клітиною;

3) висока активність мікробних клітин;

4) наявність у мікроорганізмів таких ферментів, які відсутні у тварин і вищих рослин;

5) можливість змінювати ферментні системи під час вирощування мікроорганізмів.

В бродильній промисловості в останні роки використовують культури плісеневих грибів і ферментні препарати з них.

У технологічних процесах виробництва пива, квасу солод використовують як основну сировину та як джерело ферментів. Однак солодування - дорогий процес одержання ферментів.

Значної економії можна досягти при заміні хоча б частини солоду промисловими ферментами і непророщеним зерном, наприклад, ячменем. Використання культур плісеневих грибів і ферментних препаратів у виробництві квасу, пива покращує протікання технологічних процесів, підвищує вихід і якість готової продукції, що дає значний економічний ефект.

Застосування ферментних препаратів при одержанні солоду дає змогу скоротити тривалість цього процесу й одержати солод з кращими властивостями. В пивоварінні ФП використовують при переробці несолоджених матеріалів. Вони також входять до групи стабілізуючих речовин, що значно підвищують стійкість готових напоїв.

У виробництві пива ФП використовуються при приготуванні сусла, а саме на стадіях:

а) затирання, що підвищує вихід екстракту, дає можливість використовувати несолодовану сировину.

б) стадії фільтрації.

в) при зброджуванні пивного сусла і доброджування, з метою підвищення ступеня зброджування, стійкості пива.

Ферментні препарати (пектолітичні) використовуються в соковому виробництві для підвищення виходу на 8-15% і забезпечення прозорості соку.

У виробництві спирту ФП використовуються для скорочення тривалості пророщування і покращення якості солоду.

Очищені і технічні ферментні препарати отримують на спеціальних заводах. Вони містять який-небудь один фермент або декілька ферментів ( амілазу, протеазу, ліпазу і ін.). В комплексному препараті один фермент може переважати або мати найбільшу активність. При визначенні назви ферментного препарату враховують тільки основний фермент, активність якого в препараті переважає.

Номенклатура ферментних препаратів.

Найменування кожного препарату починається з скорочення назви основного ферменту. Найменування препарату закінчується на "ін". Так, наприклад, основним ферментом в препараті являється б-амілаза, то найменування препарату починатиметься з "аміл". Якщо препарат містить переважно глюкоамілазу, то первим словом в його найменуванні буде "глюк", а у протеолітичних ферментів - "прот " і т.д.

Другою частиною найменування препарату служить змінена видова назва продуцента. Якщо продуцент Asp. оryzae, то друга частина назви препарату - "орізін" , якщо Asp. batatae, то - "батанін", Actinomyces rimosus - "рімозін" і т.д.

З'єднувальна буква "о" в найменуванні препарату з'являється, тоді коли назва виду мікроорганізму починається з приголосної, в інших випадках з'єднувальною буквою служить перша буква найменування виду. Наприклад, препарат протеіназ з гриба Asp. Oryzae буде називатися Проторізіном, а із Actinomyces fradie - Протофрадіном.

В найменуванні препарату відображається також спосіб культивування мікроорганізмів. При глибинному після назви ставиться буква Г, а при поверхневому - П.

Умовно кількість ферменту в глибинній і поверхневій культурах позначається буквою х.

Цифра перед буквою х в найменуванні препарату вказує на ступінь очистки ферменту в процесі отримання даного ферментного препарату.

Ферментні препарати, що випускаються являють собою або рідину з концентрацією сухих речовин не менше 50%, або порошок білого, сірого або жовтого кольору з стандартною ферментативною активністю.

Пх і Гх - стандартна вихідна культура продуцента без будь-якої очистки;

П2х і Г2х - рідкий концентрат розчинних речовин вихідної культури. Для поверхневої культури - це концентрат з вмістом сухих речовин 50%; для глибинної культури - не більше 40%;

...