БЕЗАЛКОГОЛЬНОГО ВИРОБНИЦТВА
Тема 2.1 Основні принципи і технологічна схема приймання і очищення зерна.
План уроку
1. Характеристика домішок зерна.
2. Основні принципи і технологічна схема приймання і очищення зерна.
Характеристика домішок зерна.
Ячмінь у пивоварному виробництві в основному використовується для одержання солоду. Таким чином якість солоду у великій мірі залежить від якості ячменю, і значно погіршується при наявності в зерновій масі різних домішок, пошкоджених зерен ( з відкритою борошнистою частиною).
Оскільки зернова маса, що поступає на завод, завжди має домішки і мало придатна для зберігання, її очищають від домішок, а в разі необхідності підсушують.
Зернова маса – являє собою сукупність зерна основної культури, різних домішок, шкідників та мікроорганізмів, що населяють поверхню зернової маси.
В зерновій масі розрізняють дві групи домішок : зернову і смітну.
До смітної домішки відносять наступні фракції:
мінеральні домішки ( земля, пісок, пил, каміння);
органічні домішки ( частинки стебла, колосу, остюки, пусті плівки);
насіння дикорослих рослин;
шкідливі домішки ( насіння отруйних бур’янів – тріходес масива, геліотроп опушеноплідний, в’язіль різнокольоровий); гриби паразити ( ріжки, сажки);
зіпсоване насіння ( змінений колір оболонки та ендосперму від коричневого до чорного).
До зернової домішки відносять :
- щупле – не налите зерно, зморщене, легке;
- бите – частинки зерна утворені в результаті механічної дії;
- давлене зерно – деформоване, сплющене під дією механічної дії;
- недозріле – колір зеленкуватий, легко деформується при натисненні;
- проросле зерно – з корінцем чи ростком;
- зерна інших культур ( пшениця, жито, вівса).
Таким чином всі домішки знижують якість зерна і тому повинні бути видалені із зернової маси.
Основні принципи і технологічна схема приймання і очищення зерна.
Першою стадією приготування зерна на солод є його очистка від різних домішок.
Очисткою називається процес звільнення основної культури від домішок. Для пивоварного виробництва важливе значення має також вирівняність зерна, тобто однаковість його за розмірами. Тільки вирівняне зерно буде одночасно досягати певної вологості при замочуванні, проростати і давати солод гарної якості.
Зерно, що іде на солод ще і сортують.
Сортуванням називають розділення основної культури по фракції за величиною зерен. При сортуванні чисте зерно фракціонується по розміру зерна на І, ІІ, ІІІ сорт. Основні принципи очистки і сортування основані на фізичних властивостях зернової маси та домішок, а саме:
а) різниця в розмірах та по масі частин окремих фракцій зерна.
Виділення домішок, які відрізняються від зерен основної культури за шириною та товщиною, відбувається на машинах, у яких працюючим органом є система рухомих сит.
Так відбувається відділення домішок по ширині і довжині: зернова суміш рухається по ситах, що коливаються, нормальні зерна проходять по ситу і сходять сходом, а дрібні домішки проходять через сито – прохід.
Зерно має три розміри :
а - товщина (найменший розмір);
в – ширина (середній розмір);
с – довжина (найбільший розмір).
Сортування зернової суміші на фракції також проводять за допомогою рухомих сит. Розділення зернової суміші за шириною зернівок проводять на вібраційних ситах із круглими отворами. Через такі отвори зерна можуть пройти тільки в такому положенні, коли довга вісь стане перпендикулярно до сита. Для цього необхідно, щоб ситу надавалися достатньо сильні вертикальні поворотні коливання або трясіння, які будуть забезпечувати його підстрибування.
Розділення зернової суміші за товщиноюнасіння проводять на ситах з видовженими отворами. Такі сита використовують для сортування зерна в сортувальних циліндрах.
Розділення зернової суміші по довжинівідбувається на комірковій поверхні, що виготовляється із сталі. Діаметр комірок більше довжини зерна одного із відокремлюваних компонентів і менше довжини зерна другого компонента. Коміркову поверхню мають зерноочисні машини – трієри.Трієри бувають куколевідбірники і вівсюговідбірники.
б) за аеродинамічними властивостями маси і домішок.
Відділення легких домішок від основної зернової культури відбувається за допомогою повітряного потоку. Легкі частинки здатні сприймати дію повітряного потоку і підхоплюватися ним, ця здатність називається парусністю.
Швидкість руху, при якій відбувається вітання зерна, називається критичною. Для того, щоб відділити домішки від зернової маси швидкість повітряного потоку повинна бути менша за швидкість витання зернової маси, але більша за швидкість витання легких домішок. При очистці зерна швидкість підбирають такою, щоб домішки не просто вітали у повітрі, а й рухалися за повітрям, а зерно – ні.
Повітряні потоки здійснюються відцентровими вентиляторами.
Оскільки зерно, що має домішки погано зберігається, воно схильне до самозігрівання і псування, то його перед закладанням на зберігання очищують. Вологість насіння бур'янів і інтенсивність їх дихання значно вище ніж у основної культури і це сприяє зігріванню всієї маси зерна.
Наявність битих зерен сприяє розвитку плісняви на зерні. Каміння, пісок і металеві домішки у виробництві викликають знос обладнання. Тому зерно очищують.
При прийманні зерна проводять первинну очистку на повітряно-ситових сепараторах і зерно направляють на зберігання.
При первинній очистці просіюванням на ситах виділяють домішки, розмір яких більше або менше діаметра основного зерна (камінці, пісок, солома), а провіюванням зерна видаляють пил і легкі домішки. У результаті первинної очистки маса ячменю зменшується на 1,6%. Ячмінь, що надходить на первинну очистку й зберігання, зважують кожний раз на автоматичних вагах. За різницею показників цих зважувань встановлюють фактичні відходи.
При вторинній очистці використовують такі машини: повітряно-ситовий сепаратор, магнітний сепаратор, трієр, сортувальні машини, а також в лінії є ваги для обліку, бункери і транспортери.
Апаратурно-технологічна схема приймання , очистки, зберігання і сортування зерна (первинна і вторинна очистка)
Зерно, яке доставляється на завод автомобільним або залізничним транспортом, поступає в приймальний бункер 1, звідки стрічковим транспортером 2 і норією 3 направляється в проміжний бункер 6. Із бункера зерно після автоматичних вагів 7 і магнітного сепаратора 8 подається на повітряно-ситовий сепаратор 9, де проходить його первинна очистка. Очищене і зважене на авто вагах 25 зерно збирається в бункер 24, звідки норією 10 і транспортером 11 подається на зберігання в силос 23.
Зерно підвищеної вологості після первинної очистки на сепараторах 8 і 9 норією 3 подається через бункер 5 в сушарку 4. підсушене зерно збирається в бункері 26, звідки потрапляє на зберігання в силос 23.
Перед тим, як потрапити на виробництво солоду, зерно проходить вторинну очистку. Для цього зерно із силосу 23 стрічковим транспортером 22 і норією 12 подається в бункер 13, а звідти через автоваги 14 повітряно-ситовий сепаратор 15 і потім в трієр 16, де із нього виділяються короткі і кульковидні домішки (половинки зерен, сімена бур'янів), а також довгі зерна овесу і вівсюга. Очищене зерно розділяють на сорти по величині зерна на сортируючи ситах 17. зерно І і ІІ сортів проходить автоваги 20 і збирається в бункерах 21 і 19, звідки направляється на виробництво солоду, а зернові відходи із бункера 18 поступають на реалізацію.
Вторинній очистці підлягає тільки зерно, яке йде на солод.
Література:[ 5, с. 193-195]; [9, с. 79-81].
Запитання для самоконтролю.
1. Які існують групи домішок? Що до них відносять?
2. На чому засновані основні принципи очистки і сортування зерна?
3. Що являється першою стадією приготування зерна на солод? В чому вона полягає?
4. Порядок приймання ячменю, що надходить на завод.
5. Як і на чому проводиться видалення домішок із зерна?
Тема 2.2 Процеси, які відбуваються в зерні при зберіганні
План уроку
1. Фізіологічні і біохімічні процеси, які відбуваються в зерні при зберіганні.
2. Дихання зерна. Фактори, які впливають на інтенсивність дихання зерна.
3. Післязбиральне дозрівання зерна.
Питання, що винесені на самостійну роботу.
4. Зміни хімічного складу зерна при зберіганні.
5. Роль мікроорганізмів при зберіганні рослинної сировини.
6. Самозігрівання зерна.
Фізіологічні і біохімічні процеси, які відбуваються в зерні при зберіганні.
Сировина пивоварної промисловості значний час зберігається на складах. Дуже важливо при цьому не допустити його псування і значних втрат цінних речовин. Особливої уваги при зберіганні потребує рослинна сировина ( зернові злаки, картопля, цукровий буряк).
Під час зберігання зерна в ньому відбувається цілий ряд перетворень – процесів. Оскільки зернова маса складається із живих компонентів, життєдіяльність їх проявляється у диханні, післязбиральному дозріванні і проростанні.
Дихання – найважливіший фізіологічний процес, що лежить у основі обміну речовин живих організмів (метаболізму).
Дихання може бути аеробним і анаеробним (без доступу кисню).
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 2822 кДж – аеробне дихання
C6H12O6 → 2C2H5OН + 2CO2 + 118 кДж – анаеробне дихання
Анаеробне дихання небажане тому, що накопичення спирту веде до загибелі зародка, таке зерно в подальшому не проростає. Тому необхідно забезпечувати саме аеробний тип дихання і зберігати шпаруватість зерна, регулярно зернову масу провітрювати для видалення СО2, який накопичується згодом в шпаринах.
Проте і інтенсивність аеробного дихання повинна бути мінімальною, інтенсивне дихання веде до значної втрати вуглеводів, накопичення СО2 та виділення значної кількості теплоти і вологи, а це знову ж веде до можливості самозігрівання і псування зерна. Таким чином , забезпечити зберігання зерна можна за умов створення анабіозу, тобто стану зниження життєдіяльності.
В ході зберігання відбувається процес дозрівання зерна, оскільки зерно збирають у стадії технічної зрілості. Тому перші 1,5 – 2 місяця зерно дозріває, при цьому в окремій зернівці проходять дуже складні біохімічні процеси наслідком яких є зменшення у зерні інтенсивність дихання і активність ферментів, збільшення кількісті складних речовин – білків, крохмалю та інших за рахунок зменшення простих – амінокислот, моносахаридів. Таким чином, на першому етапі зберігання в зерні продовжуються процеси синтезу таких складних речовин як крохмаль, білки із цукрів і амінокислот. Хімічний склад зерна при цьому змінюється : зменшується кількість простих речовин і збільшується кількість складних.
При збиранні зерна в стадії технічної зрілості оболонки зерен є непроникливими для кисню і зерно погано проростає, а при дозріванні все змінюється : йдуть процеси синтезу (або синтетичні), швидкість яких швидше швидкості процесу розпаду. В перший період процеси утворення крохмалю, білків йдуть дуже інтенсивно і зернові маси можуть "відпотівати", оскільки відбувається значне виділення вологи. Це важливо і треба враховувати при зберіганні. В цей час зерно не можна закладати товстим шаром. Відпотівання може відбуватись і за рахунок часткової втрати вологи, що раніше була зв’язана. Явище втрати зв'язаної вологи називається сінерезіс.
Зерно - живий організм, його життєдіяльність проявляється в першу чергу у вигляді дихання. У сухому зерні дихання мінімальне, життєві процеси зведені до мінімуму, дуже повільно йде процес обміну речовин і таким чином підтримується життя зародкових клітин. Уже з’ясовано, що дихання повинно бути аеробним і супроводжується витратою складових речовин зерна (це втрати), поглинанням кисню, виділенням діоксиду вуглецю, вологи і теплоти. Волога утримується зерном, вологість зерна при цьому зростає, що небажано, оскільки може привести до зігрівання зернової маси за рахунок інтенсифікації дихання. Тобто бажано мати мінімальне дихання зерна.
Фактори, які впливають на інтенсивність дихання.
Вологість зерна. Вологість зерна, при якій в ньому з’являється вільна волога ( слабо або зовсім не утримується волога білками і крохмалем, яка може переміщатися з клітини у клітину і приймає участь у реакціях гідролізу) і різко зростає інтенсивність дихання називається критичною. Вона становить для всіх злакових культур 14,5 -15,5 %. Тому зерно, яке призначене для зберігання, повинно мати вологість нижче критичної . При вологості 10 – 12% зерно знаходиться в стані глибокого спокою, а сире зерно дихає в 20 – 30 разів інтенсивніше. Розрізняють за вологістю такі категорії зерна (для жита, пшениці, ячменю): сухе (до 14%), середньої сухості (14-15,5%), вологе (від 15,5 до 17%), сире (більше 17%).
З підвищенням вологості зерна інтенсивність дихання збільшується і збільшуються втрати сухих речовин.
Температура зернової маси. Оскільки процес дихання – це хімічний процес і відповідно із ростом температури швидкість реакції зростає.
При О°С зерно майже не дихає. Найбільша інтенсивність дихання зерна при температурі 50-55°С. Подальше підвищення температури приводить до порушення нормальної будови і функціонування протоплазми, до коагуляції білків, інактивації ферментів і , до відмирання зерна. Цей фактор враховують при зберіганні зерна. Таким чином, для зменшення інтенсивності дихання треба зменшувати температуру зернової маси.
Аерація зерна. Наявність кисню, який є учасником процесу стимулює процес дихання. Проте, якщо кисню не достатньо, розпочинається анаеробне дихання з утворенням спирту, а це може сприяти загибелі зародків. Тому аерація зернової маси повинна бути достатньою для забезпечення аеробного дихання і не більше, а також для відведення накопиченого диоксиду вуглецю і теплоти.
Якість самого зерна.
Якщо зерно недозріле, щупле, морозобійне, пошкоджене дихає більш інтенсивно, ніж нормальне зерно.
Післязбиральне дозрівання зерна.
Свіжозібране зерно погано проростає, що враховується у виробництві солоду. Клітинні оболонки зародку недостатньо зрілого зерна майже непроникні для цінних речовин. Таке зерно має низьку енергію і здатність до проростання, і тому його на виробництві не використовують. Тому свіжо зібране зерно направляють на зберігання, де проходить дозрівання зерна, тобто повнафізіологічна зрілість зерна. У процесі самодозрівання , яке триває 1,5-2 місяці наступає повна фізіологічна зрілість і зерно переходить у стан спокою.
Післязбиральне дозрівання характеризується рядом біохімічних процесів, які протікають в клітинах і тканинах зерна. При дозріванні знижується вологість зерна, проходить синтез білків і амінокислот, а крохмалю із цукрів. В результаті цих процесів зменшується кількість амідного азоту і інших водорозчинних речовин.
При зберіганні свіжозібраного зерна в великій масі поверхня зерна стає вологою, тобто зерно “відпотіває”.
Вода, яка виділилася при цьому залишається в зерновій масі і може конденсуватися, що призводить до збільшення відносної вологи повітря в міжзернових просторах.
З метою запобігання відпотівання проводять сильне провітрювання зернової маси сухих повітрям, зниження висоти насипу зернової маси; в елеваторах зернову масу переміщають з силоса в силос і одночасно пропускають її через зерноочисні машини.
Зміни хімічного складу зерна при зберіганні .
Під час зберігання зерна проходить гідроліз частини крохмалю до олігосахаридів і моносахаридів, білків - до розчинних з’єднань. Під час зберігання потрібно регулярно вимірювати температуру зерна, провітрювати і підтримувати мінімальну його вологість.
Роль мікроорганізмів при зберіганні рослинної сировини.
Зернова маса вміщує значну кількість мікроорганізмів , які представлені різноманітними бактеріями, дріжджами, плісеневими грибами і актиноміцетами. В 1г зерна виявлено від десятків тисяч до мільйона різних мікроорганізмів.
Мікрофлору рослинної сировини можна розділити на епіфітну і фітопатогенну. Епіфітні мікроорганізми знаходяться на поверхні сировини і живляться продуктами життєдіяльності рослин, які виділяють їх на поверхні своїх тканей. Фітопатогенні – проникають у внутрішню частину рослин і , розвиваючись, викликають захворювання рослин, пригнічують їх(наприклад гриби інфікують зерно і ведуть до зараження пшениці сажкою, також гриби викликають фузаріоз жита і інших культур).
На здоровій рослинній сировині знаходяться епіфітні мікроорганізми. Це дріжджі, спори плісняви, бактерій. Життєдіяльність мікроорганізмів призводить до підвищення температури зернової маси при зберіганні, оскільки зерно має низьку теплопровідність, також мікроорганізми підвищують вологість зернової маси. В результаті життєдіяльності м/о проходять втрати цінних речовин і погіршується його якість.
Особливо інтенсивно розвиваються мікроорганізми при підвищенній вологості зерна, сприяючи псуванню зерна, самозігріванню.
Самозігрівання зерна.
Самозігріванням зернової маси називають підвищення її температури ( до 55-65°С) внаслідок поганої теплопровідності і дихання зерна, а також дихання всіх її живих компонентів. Виникненню самозігрівання і інтенсивності його протікання сприяє присутність насіння бур’янів, пилу, а також зараженість зерна м/о, комахами. Вологість насіння бур’янів зазвичай більша і дихання більш інтенсивне, ніж у основного зерна, що прискорює накопичення тепла. Крім того, комахи та кліщі руйнуючи покривні тканини зерна, сприяють розмноженню плісеневих грибів і інших м/о, що в свою чергу прискорює процес самозігрівання. Розрізняють три (інколи чотири) стадії самозігрівання.
Перша стадія - характеризується підвищенням температури до 24-30°С. Відпотівання і сторонніх запахів немає, колір зерна не змінюється, сипучість зберігається. Якість зерна в основному зберігається.
Друга стадія -триває від 3 до 7 днів спостерігається підвищення температури до 34-38°С. В зерні з’являється солодовий запах або запах печеного хліба. Зерно відпотіває, тобто покривається краплями води і сипучість його знижується. Проходить потемніння плівок, поверхня зерна набуває матовий відтінок. Проходить наростання кислотності і спирту, починається процес теплової денатурації білків.
Третя стадія - характеризується підвищенням температури до 50°С і вище, різким зниженням сипучості зерна, появою сильного гнилісного, затхлого і запліснявілого запаху.. Оболонки зерен жита і пшениці чорніють, а плівки ячменю і вівса мов піджарюються і червоніють. Потемніння зерна обумовлюється реакціями меланоїдиноутворенням. Зерно ущільнюється у глиби. Під дією ферментів зерна і мікроорганізмів відбувається розпад органічних речовин зерна. Змінюється і характер розпаду органічних речовин: виділяється аміак і інші продукти глибокого розпаду білкових речовин (гниття). При досягненні 50ºС нагрівання уповільнюється, тому що основна кількість мікроорганізмів відмирає і послаблюється життєдіяльність зерна.
В процесі самозігрівання зерна проходить втрати вуглеводів і інших речовин, погіршується якість зерна. Зерно, яке знаходиться у другій і третій стадіях самозігрівання, для пивоварного виробництва непридатне. Але таке зерно може використовуватися в якості сировини для спиртового виробництва. Для попередження самозігрівання проводять сушку, провітрювання і охолодження зернової маси.
Четверта стадія – нагрівання до 70ºС, спостерігається обвуглювання зерна, що пояснюється життєдіяльністю термофільних бактерій.
Таким чином самозігрівання веде до значних втрат вуглеводів, білків, інших речовин, і відбувається псування зерна.
Для запобігання самозігрівання необхідно вести постійний контроль за його вологістю і температурою, проводити своєчасну підсушку зерна, провітрювання і охолодження зернової маси.
Основна причина виникнення самозігрівання – це різноманітні фактори підвищення вологи зерна, яка сприяє інтенсивності дихання зерна, накопичення додаткової вологи, накопичення теплоти в зерновій масі. Сприяють протіканню самозігрівання наявність сторонньої мікрофлори і смітної домішки.
Література:[ 4,с. 130-137]; [5, с.132-136]; [10, с.67-72].
с/р [4, с.135-137]; [с. 135-136].
Запитання самоконтролю.
1. Що відноситься до фізіологічних і біохімічних процесів, що відбуваються в зерні при зберіганні?
2. Види дихання зерна та його наслідки при зберіганні зернової маси. Фактори, які впливають на інтенсивність дихання зерна?
3. З якою метою проводять післязбиральне дозрівання.
4. Як змінюється хімічний склад зерна під час зберігання?
5. Як впливає активність мікроорганізмів на поведінку зерна при зберіганні? Чи існують можливості для запобігання зменшення життєдіяльності мікробів?
6. У яких випадках і чому виникає самозігрівання зернової маси?
Тема 2.3 Типи зерносховищ. Режими зберігання
План уроку
1. Основні типи зерносховищ.
2. Режими зберігання зерна.
Питання, що винесені на самостійну роботу.
3.Дезінсекція, дератизація, санітарний режим в складських приміщеннях.
4. Втрати при зберіганні зерна, шляхи їх скорочення
5.Зберігання хмелю.
Основні типи зерносховищ.
На підприємствах пивоварної промисловості зерно зберігають в амбарах ( складах) і силосних елеваторах.
Амбари – це дерев’яні або цегляні будівлі, зерно в яких зберігають безпосередньо на підлозі ( підлогове зберігання) або в засіках ( засікове зберігання). Засіка – це частина складу, відгороджена розбірними стінками або досками. Дно засіки горизонтальне або має нахил 35º до місця випуску зерна, яке закривається засувкою.
Цей спосіб зберігання зараз майже не використовують.
До зерносховищ ставлять багато вимог, але всі вони спрямовані на забезпечення зберігання зерна з мінімальними втратами, без зниження якості і з найменшими витратами.
Зерносховища повинні виключати попадання вологи всередину приміщення, забезпечувати добру ізоляцію від проникнення ґрунтових вод. Вони повинні запобігати доступу шкідників до зерна.
Обробка зерна в зерносховищах супроводжується виділенням великої кількості пилу і утворенням відходів. Тому вони повинні мати добру аспірацію та спеціальні бункери для відходів. Зерносховища повинні бути надійно зв’язані з під’їздними коліями.
Силосами називають високі, прямокутної, квадратної або круглої форми засіки (банки), з яких розвантаження зерна відбувається самотечією. Силосні зерносховища, які обладнані машинами для приймання, переміщення, зважування і очистки зерна, називаються елеваторами.
Переваги зерносховищ елеваторного типу:
1. Повна механізація робіт, які забезпечують збереження зернової маси.
2. Полегшення проведення міроприємств, що забезпечують провітрювання зернових мас.
3. Краща ізоляція від дії зовнішнього середовища ( коливання температури, опадів, ґрунтових вод).
4. Спрощується боротьба з комахами і кліщами.
5. Виключається можливість втрат зерна гризунами і птахами.
6. Для силосів потрібна менша площа.
Недоліки елеваторних силосів:
1. Більші затрати на будівлі.
2. Неможливо зберігати тривалий час зерно з більшою вологістю та наявністю домішок.
Режими зберігання зерна
Розрізняють зберігання зернової маси в сухому стані, охолодженому і ще при активному аеруванні та без доступу кисню .
Зерно в сухому стані (вологість 12 – 14%) і відсутності зернових шкідників знаходиться у стані анабіозу і зберігається 2 – 4 роки в амбарних сховищах і 2 – 3 роки у силосах. Зерно попередньо очищують і знезаражують, а якщо вологе – підсушують чи то на сушарках при температурі не більше 50ºС, чи то при провітрюванні на сонці.
Зберігання зерна в охолодженому стані засноване на тому, що при низьких температурах усі живі компоненти зернової маси значно знижують або зовсім припиняють свою життєдіяльність. Завдяки низькій теплопровідності зернової маси її охолоджений стан може зберігатися довгий час і тим самим законсервувати зерно. Консервуючи температури -10…– 5ºС (нижчі не бажані).
Під час зберігання контролюють температуру: взимку температура повинна дорівнювати температурі повітря на вулиці або бути на 2 – 3ºС вище і не більше, а влітку – не більше 20ºС. Підвищення температури більше вказаних норм свідчить про самозігрівання. При зберіганні на підлозі сухе зерно закладають шаром 4 – 5м, а при вологості більше 17% висоту насипу різко знижують в залежності від пори року і температури зернової маси до 2,5 – 1м.
В силосах сухе зерно завантажують на 100%, зерно підвищеною вологістю - на 3/4, а при вологості 19% - зерно не завантажують в силоси взагалі.
При зберіганні зерно повинно постійно провітрюватися шляхом продування повітрям, або вентилювання зерна проводять шляхом перекачування із силоса в силос в елеваторних зерносховищах, або перекиданням за допомогою спеціальних механізмів із одного місця на інше. Інколи використовують активне вентилювання за допомогою вентиляторів і повітрянорозподільчої системи каналів, по яких нагнітається в повітряну масу.
Зберігання ячменю без доступу кисню на солодових й пивоварних заводах не практикують, тому що воно знижує проростання.
При зберіганні зерно насипають шаром, висота якого визначається в залежності від вологості зерна і пори року. Також потрібно враховувати цільове призначення зерна. Так, зерно, яке призначене для виробництва солоду, з метою зберігання його здібності до проростання зберігають в шарі меншої висоти, чим зерно, яке призначене для розварювання на спиртовому заводі.
Режим зберігання в амбарних зерносховищах.
Висота шару зерна в амбарах, призначеного для приготування солоду, при вологості зерна до 14 % в теплу пору року може бути 2-3 м, в холодну пору – 3-4 м; при вологості 14-15% відповідно 1-2 м влітку і 2-3 м взимку. Якщо вологість 17% і більше , то 1-2,5 м.
Режим зберігання зерна в силосних елеваторних зерносховищах.
Силоса завантажують зерном повністю при вологості до 14 %, а при вологості 14-15% - на ¾ висоти. Допускається в обмежені терміни зберігати в силосах зерно вологістю 16-18% при умові обов’язкового охолодження його до мінусових температур перед засипом. Забороняється зберігати зерно вологістю 19 % .
Температурний режим той же самий, як і в амбарних зерносховищах.
Санітарний режим у складських приміщеннях
Зерносховища повинні виключати попадання вологи всередину приміщення, забезпечувати добру ізоляцію від проникнення ґрунтових вод, а зерно в них не повинно нагріватись та піддаватись дії навколишнього середовища. Вони повинні запобігати доступу шкідників до зерна.
Перед прийомом зерна нового врожаю зерносховища треба ретельно очистити від залишків зерна, пилу, сміття та ін., продезинфікувати, провітрити, якщо потрібно – відремонтувати. Усе сміття, зібране при очистці зерносховищ та території, що прилягає до них, спалюють.
Шкідники зерна.
До шкідників зерна відносяться ряд комах (найчастіше амбарний довгоносик, зернова міль, кліщі), та гризуни (миші та пацюки).
 |
Рис. Шкідники пивоварного ячменю: а) кліщ, б) довгоносик
Амбарний довгоносик – жучок з головою витягнутою в трубочку, яку називають носиком або хоботком, тому і довгоносик. Самка хоботком вигризає в зерні ямку і відкладає в ній яйце, поверхню ямки зразу закриває липкою рідиною, яка швидко твердіє, утворюючи пробку. Із яйця утворюється личинка, яка потім перетворюється на лялечку, а далі - на жука. Молодий жук із середини вигризає дірку і виходить назовні. На всіх етапах довгоносик живиться ендоспермом і в кінці розвитку маємо пусті оболонки зерна. Одна самка може відкласти до 250 яєць, повний цикл розвитку 28 – 30 діб, в сприятливих умовах може дати п’ять поколінь.
Довгоносики розвиваються найкраще у вологому зерні при температурі 20 – 25ºС, не люблять протягів та уникають світла, засобом боротьби з ними є низька температура: при температурі -10ºС жук гине за 24 години. Жук має чорний колір, легко прикидається мертвим.
Розрізняють три ступеня зараження довгоносикам.
І ступінь – до 10 од на кг.
ІІ ступінь – до 100 од. на кг
ІІІ ступінь – більшу 100 од на кг.
 |
Рис. Ячмінь пошкоджений довгоносиком
Кліщі - відносяться до павукоподібних, їх існує декілька видів. Кліщі мають 4 пари ніжок, які мають ногітки або присоски, тому легко прикріплюються до зерна. Самки відкладають яйця і розвиток їх відбувається за схемою: личинка, німфа перша, німфа друга, дорослий кліщ. Поражають в основному вологе зерно (W > 14%) і в основному зародок, таке зерно не проростає. Кліщі в основному розмножується на голозерних культурах. Розміри кліща від 0,3 до 0,55мм. Оптимальна температура розвитку 18 - 32ºС. Основні заходи боротьби з ними: низька температура зберігання, сушка зерна перед зберіганням.
Розрізняють три ступеня зараження:
І ступінь – від 1 до 20 од. кліщів на 1 кг зерна.
ІІ ступінь – більше 20 од. кліщів на 1 кг зерна.
ІІІ ступінь – суцільний шар на поверхні зерна.
Гризуни. Із гризунів найчастіше зустрічаються миші та пацюки. Основна шкода від них, що вони багато з’їдають зерна, руйнують сховища, забруднюють зернову масу екскрементами.
Всі методи боротьби з комахами називаються дезінсекцією. Розрізняють попереджувальні та знищувальні заходи. В якості попереджувального засобу застосовують вологу дезінсекцію порожніх зерносховищ перед прийманням зерна. Для цього застосовують розчин гідроксиду натрію, емульсії концентрату зеленого масла КЗМБ, мінеральномаслянистого концентрату і вапняно-гасову емульсію та інші сучасні методи боротьби з шкідниками.
Для шкідників, які розвилися в зерновій масі, застосовують газову дезінсекцію хлорпікрином, дихлоретаном і сірководнем. Щоб гази мали змогу проникнути в товщу зернової маси, в неї вводять дерев'яні трубки з поздовжніми прорізями. В ці трубки вставляють фітілі, які просочені хлорпікрином. Газову дезінсекцію проводять спеціалізовані організації, які мають на це дозвіл (санітарно-епідеміологічні станції).
Довгоносик, зернова міль і кліщі шкідливі не тільки тим, що вони поїдають зерно, а також і тим, що відкладають екскременти, котрі служать осередком для розвитку мікроорганізмів і самозігріву зерна. Для знищення комах застосовують інсектициди – хімічні засоби: ДДТ-4,4-дихлордифенілтрихлорметилметан, гексахлоран, диетил-4-нітрофенілтіофосфат, тетраетилпірофосфат та інші сучасні заходи. Це інсектициди контактної дії (отрута повинна попасти на тіло комахи). Зерно, яке обробляють змішують з невеликою кількістю сухого інсектициду в порошкоподібній формі або в вигляді водної емульсії. Оброблене зерно повинне зберігатись до зникнення токсичності, тобто від декількох неділь до декількох місяців.
З інших хімічних речовин в якості інсектицидів приміняють фумиганти – засоби для фумігації (газового обеззаражування) складських приміщень і зерносховищ. Вони діють на комах через дихальні органи і поверхневий покрив. Більшість фумигантів – летючі органічні речовини. Основним із них є дихлоретан CH2Cl – CH2Cl – рідина, яка закипає при 83,7ºС. Він легко летучий і порівняно важко займається.
Обробку складських та інших приміщень проводять із балонів. Тривалість обробки – декілька годин, після чого фумиганти необхідно видалити потоком чистого повітря.
Мишевидні гризуни. Ці шкідники (сірий пацюк, чорний пацюк, хатня миша) в змозі знищити велику кількість зерна. Найбільш небезпечний із них є сірий пацюк. Один пацюк з'їдає за рік до 25 кг зерна. Якщо врахувати, що пацюк дає до 7 пометів в рік і до 3 діточок в пометі, то зрозуміла величезна шкода, яка завдається цими гризунами. Але пацюки не тільки знищують зерно, але й руйнують будови. Миші розмножуються так же швидко, як і пацюки, і приносять таку ж шкоду.
Всі заходи боротьби з гризунами називаються дератизацією. Як і дезінсекція, дератизація буває попереджувальна і знищувальна. Боротьба з гризунами заключається перш за все в будові непроникних для них підлоги і нижніх частин стін. Для знищення миловидних гризунів можна застосовувати газову дератизацію, а також застосовують приманки і обпилювання ходів та нір гризунів, отруєні сильними отрутами (фосфід цинку, жовтий фосфор, фтористий натрій, нафтилмочевина та ін.). Організована боротьба з гризунами здійснюється дезінфекційними станціями.
Втрати при зберіганні зерна, шляхи їх скорочення.
Зберігання великих мас зерна – складне завдання й пояснюється це передусім особливостями самого об’єкта зберігання. Річ у тім, що зернова маса є живою біологічною системою, у якій відбуваються різноманітні фізіолого-біохімічні процеси, інтенсивність яких великою мірою залежить від умов збереження. Якщо умови сприяють життєвим процесам, неминучі втрати маси зерна і можливе зниження її якості.
У процесі зберігання на зерно ячменю негативно впливають м/о, що знаходяться на його поверхні, а також різноманітні шкідники. Активний їх розвиток у зерновій масі супроводжується зменшенням кількості й погіршенням якості зерна. Слід урахувати й те, що продукти життєдіяльності деяких із них мають токсичні властивості. Все це зумовлює необхідність надійного захисту зерна при зберіганні від впливу м/о і шкідників.
Таким чином, втрати ячменю при зберіганні можна розділити на біологічні й механічні.
БІОЛОГІЧНІ втрати маси і втрати в якості зерна:
- дихання;
- проростання;
- розвиток м/о;
- розвиток комах і кліщів;
- самозігрівання;
- знищення гризунами;
- знищення птахами
МЕХАНІЧНІ втрати маси і втрати в якості зерна:
- травми;
- розпилення – внаслідок видалення із зернової маси органічних часток;
- просипи.
Щоб зменшити втрати при зберіганні зерна потрібно:
- весь час спостерігати за вологістю зерна і регулювати її;
- забезпечити ячмінь від попадання м/о і шкідників;
- забезпечити зерносховище від гризунів;
- забезпечити між зернову вентиляцію;
- не допускати проростання.
Зберігання хмелю.
Хміль на підприємства поступає спресованим і упакованим в щільні подвійні ммішки або у вигляді балотів.Зберігають хміль в сухому темному приміщенні з низькою температурю ( 0,5-2°С). Висока температура, підвищена вологість і сонячне світло в приміщенні несприятливо відображаються на зберігання хмелю. Склади хмелю обладнані стелажами на висоті 20 см від підлоги, що запобігає хміль від відпотівання. Мішки з хмелем встановлюють на стелажі з деяким нахилом, так щоб доторкалися лише верхньою частиною. Між рядами залишають прохід не менше 0,5 м. В складі присутня вентиляція для підтримки нормальної вологості хмелю і температури. Під час зберігання систематично виміряють температуру в складі і температуру хмелю в мішках. Зберігається хміль в мішках біля одного року, а в балотах - до 2 років.
Хмелеві екстракти зберігаються на протязі чотирьох років.
Брикетований хміль пакують в брикети масою 280-300 г в полімерну плівку під вакуумом. Зберігання хмелевих брикетів в нормальних умовах дозволяє зберегти всі цінні речовини хмелю на протязі року.
Література:[4, с.124-126]; [5, с.136-140];
[9, с. 95-96] ;[10, с.72-74, 76-77].
с/р [3, с. 13-14]; [5, c. 141-143; 156-158].
Запитання для самоконтролю.
1. Які бувають типи зерносховищ? В чому їх різниця?
2. Яким вимогам повинні відповідати зерносховища?
3. Як зберігають зерно в сухому, охолодженому стані і без доступу повітря?
4. В чому суть пасивного і активного охолодження зернової маси?
5. Який режим зберігання зерна потрібно дотримуватися в амбарних зерносховищах?
6. Режим зберігання в силосних елеваторах.
7. Які шкідливі комахи для зерна, і як з ними боротися?
8. Що таке дератизація?
9. Які умови зберігання хмелю?
РОЗДІЛ 3. ВИРОБНИЦТВО СОЛОДУ.
Тема 3.1 Технологічна схема виробництва пивоварного
солоду. Очищення і сортування зерна після зберігання
План уроку
1. Технологічна схема виробництва пивоварного солоду.
2. Очищення та сортування зерна після зберігання.
Солодомназивають зерно, яке проросло в створених штучних умовах. Свіжопророщене зерно називається свіжопророщеним солодом( зелений солод) . При пророщуванні в зерні утворюються амілолітичні, протеолітичні, цитолітичні і інші ферменти. В такому вигляді зелений солод використовується у спиртовому виробництві для оцукрювання крохмалу основної сировини, з якої отримують етиловий спирт.
В пивоварному виробництві солод являється основною сировиною для отримання пива, як джерело ферментів і екстрактивних, барвних, смакових , ароматичних речовин. В пивоварному виробництві свіжопророщений солод висушують з метою накопичення в ньому ароматичних і забарвлюючих речовин, і більш тривалого зберігання. Тільки сушений солод має потрібні речовини, які забезпечують якість пиву.
Крім того солод використовується у виробництві квасу, концентрату квасного сусла, полісолодових екстрактів та для приготування напоїв на хлібній сировині.
Для приготування солоду у спиртовому виробництві використовують різні зернові культури: ячмінь, овес, просо.
В пивоварному виробництві для солодопророщування використовують ячмінь і дуже рідко пшеницю.
Для виробництва квасу готують житній солод.
Ячмінний солод для пивоварного виробництва виготовляють двох типів: світлий і темний. Різниця між даними типами солоду – аромат, смак, колір і ферментативна активність, які обумовлені особливостями технологічного процесу його приготування, а саме в процесі пророщування і сушіння.
Світлий солод повинен мати високу ферментативну активність, добре розчинений ендосперм, помірну кількість амінокислот і цукрів. Тому для його одержання використовують ячмінь з високою здатністю до проростання і з низьким вмістом білку. Замочують його до вологості 43- 45 %. Пророщування проводять при більш низьких температурах (13-18 °С) і хорошій аерації. Пророщують 7-8 діб. Сушіння проводять не більше 24 год. Максимальна температура в кінці сушіння досягає 80-85 °С.
При виробництві темного солоду під час пророщування необхідно накопичити велику кількість амінокислот ( продуктів гідролізу білків) і цукрі ( продуктів гідролізу крохмалю). При їх взаємодії під час сушіння солоду буде утворюватися максимальна кількість меланоїдинів – це речовини, які мають характерний смак, аромат і колір, тому для темного солоду використовують ячмінь з високим 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. Сушіння проводять на протязі 48 год з максимальною температурою 100-105 °С, що забезпечує утворення великої кількості меланоїдинів.
Принципова технологічна схема виробництва ячмінного солоду.
|
|
Свіжопророслий солод
 |
Для приготування пивоварного солоду використовують очищене, відсортоване, вирівняне по розміру зерно, яке володіє високою здатністю до проростання.
Очищений відсортований ячмінь замочують в спеціальних замочних на протязі 2-3 діб до вологості 43-45%, щоб зерно могло нормально проростати. Суміш замоченого зерна і води перекачують на сита солодоростильних ящиків. Воду через сита відводять в каналізацію, а зерно пророщують на протязі 7-8 діб при температурі від 13до 20 °С до тих пір доки внутрішня його частина не стане рихлою і борошнистою, корінці пророслого зерна ( солодові ростки) не досягнуть величини в 1,5-2 рази більше довжини зерна, а ферментативна активність не підвищиться до властивого ячмінному пивоварному солоду.
Пророщений ячмінь має велику вологість і тому не може довго зберігатися, і не має аромат, тому отриманий зелений солод поступає на солодосушарку, де висушують до вологості 2-3,5%. Висушування ведуть з поступовим підвищенням температури для світлого солоду від 25-80°С, для темного – до 105°С, на протязі 24-48 годин, в залежності від виду солоду і типу сушарок. Сухий солод норією подають в бункер сухого солоду, а з нього для відокремлення ростків у ростковідбивну машину. Ростки дуже гігроскопічні, мають гіркий смак і тому їх необхідно видалити. Потім солод, який звільнений від ростків, направляють у бункер, зважують на автоматичних вагах і транспортують на склад для відлежування на протязі 4-6 тижнів.
Очищення та сортування зерна після зберігання.
Ячмінний сухий солод після зберігання містить деяку кількість пилу, залишків ростків, металеві частинки, які випадково потрапили та інші домішки.
Якість солоду сильно погіршується внаслідок наявності домішок в зерні, яке поступає на приготування солоду, а також при вмісті в ньому пошкоджених зерен, борошнисті поверхні, яких являються сприятливим середовищем для розвитку мікроорганізмів. Тому зерно, яке призначене для приготування солоду, два рази ретельно очищують: перший раз при прийманні зерна, другий – при постачанні зерна на виробництво.
Безпосередньо перед приготуванням солоду зерно піддають вторинній очистці . Одним із найважливіших заходів при очистці й сортуванні ячменю для створення нормальних умов працюючим, забезпечення тривалої роботи обладнання, необхідних санітарно-гігієнічних і протипожежних умов є ретельне знепилення зерна, тобто забезпечення надійної роботи аспірацій них установок. Пил необхідно відразу ж відводити із місць його утворення (головки норій, розвантажувальні візки, зерноочисні машини) у пилові камери, де розміщуються спеціальні вловлюючі пристрої, циклони, рукавні фільтри. Викидати в атмосферу можна тільки знепилене повітря.
Для вторинної очистки зернової маси і розділення її на сорти використовують декілька послідовно встановлених машин. Повітряно-ситовий сепаратор ретельно видаляє крупні, мілкі і легкі домішки; магнітний сепаратор вловлює металеві частинки; трієр виділяє з зерна короткі і шаровидні домішки ( половинки зернини, куколя, насіння інших бур’янів), а також довгі зерна вівса і вівсюгів; сортувальні сита по товщині зерен розділяють на сорти.
Трієри першого роду називаються куколевідбірниками, трієри другого роду – вівсюговідбірниками.
Використовують циліндричні і дискові трієри.
Робочим органом в трієрі являється циліндр(барабан) з заглибленнями (ячейки) на внутрішньому боці циліндра або диск з заглибленнями, що знаходяться на поверхні вертикально встановлених дисків. Всередині барабана проходить жолоб з шнеком. Зерно з домішками, яке поступає в барабан заповнює ячейки, причому куколь або половинки зерен вкладаються глибше, ніж цілі зерна. При повороті барабана на деякий кут зерна випадають з ячеєк раніше і попадають знову в зерно, а куколь і половинки зерен піднімаються вище і попадають в жолоб, з якого потім виводяться шнеком. При роботі трієра в якості вівсюговідбірника в жолоб попадає основна культура.
Відділення металевих домішок. Проводять на сепараторі з постійними магнітами на електромагнітному барабанному сепараторі. Всередині знаходиться електромагніт. Навколо електромагніта обертається барабан з немагнітного матеріалу ( алюміній, латунь). З воронки на обертовий барабан попадає зерно; металеві частини ( цвяхи, проволка) притягуються до поверхні барабана і утримуються на ній, поки не вийдуть з магнітного поля.
Очищене зерно піддають сортуванню, тобто розділяють на фракції по величині зерна, так як солод більш високої якості отримують з однакових по розміру зерен. Рівномірно замочуються і пророщуються зерна однакової величини, мілкі зерна замочуються швидше, крупні –повільніше.
Сортувальні машинидля ячменю у пивоварному виробництві використовуються циліндричні або плоскі. Для розділення ячменю на три сорти використовують сита з продовгуватими отворами шириною 2,2 і 2,5 мм. Проходом через перше сито з шириною отворів 2,2 мм йдуть щуплі зерна ( ІІІ сорт); через друге сито проходять зерна середньої величини ( ІІ сорт); а найбільш крупні і важкі зерна (І сорт) поступають сходом з цих сит.
Крім зерноочисних і сортувальних машин в лінію включають ваги для виробничого обліку зерна, бункери для безперервної роботи обладнання і транспортери для переміщення зерна.
Література:[3, с. 34-39]; [4, с.127-132];
[5, с. 191-197, 233-235]; [10, с.82-86].
Запитання самоконтролю
1. Які сорти солоду використовуються в пивоварінні?
2. В чому особливості отримання світлого і темного сортів солоду?
3. Характеристика карамельного і паленого солоду. Коли їх застосовують у пивоварному виробництві?
4. Технологічна схема виробництва сухого ячмінного солоду.
5. З якою метою проводять вторинну очистку зерна?
6. Яке обладнання застосовують для очищення і сортування ячменю?
7. Етапи приготування пивоварного ячмінного солоду.