Тема 3.2 Замочування ячменю
План уроку
1.Теоретичні основи процесу замочування.
2. Фактори, які впливають на процес замочування.
3. Вплив сольового складу води на замочування.
4. Способи замочування.
Питання, що винесені на самостійну роботу.
5. Визначення закінчення процесу замочування.
Теоретичні основи процесу замочування.
При виробництві солоду зерно після дозрівання, очищення й сортування направляють на миття і замочування. Миття зерна є обов’язковим процесом, оскільки на його поверхні знаходяться органічні й неорганічні забруднення, які створюють сприятливі умови для розвитку мікроорганізмів.
Замочування ячменю – дуже важливий етап солодування і він є першою стадією виробництва солоду.
Мета замочування:
а) підвищити вологість зерна з 14-15 % до 43-45 % для світлого солоду,
або 45-47 % для темного;
б) відокремити легкі зернові та не зернові домішки, що залишилися після
очищення і сортування, тобто сплав;
в) продезинфікувати зерно;
г) пробудження зерна до життєдіяльності.
Якщо вологість зерна не більше 14%, то вся вода в ньому знаходиться в зв’язаному стані і її достатньо тільки для підтримки життєздатності зерна. При вологості, яка перевищує 15%, в зерні з’являється вільна вода, в якій починають розчинятися поживні речовини і переміщатися до зародка. Вільна вода прискорює біохімічні процеси, які пов’язані з життєдіяльністю зародка, посилюється дихання зерна, створює можливість переносу ферментів з алейронового шару і зародку в ендосперм, де вони переводять резервні речовини зерна в розчинні, які засвоюються зародком.
Після потрапляння зернівки у воду розпочинається процес дифузії води в середині зерна за рахунок різниці концентрації води ззовні і в середині зерна. Квіткова оболонка на початку замочування є непроникненою і вода потрапляє в зернівку через капіляри зародкової частини, яка не покрита цією оболонкою. Згодом деякі речовини м'якинної оболонки вимиваються і вона стає проникною. Тоді через всі три оболонки вода починає рухатися в середину зернівки. Найбільший вміст вологи таким чином є в зародковій частині, а найменший в середині і в кінчику зерна (зародок має вологість 68 – 75%, середина – 78%, кінчик – 39 – 40%).
Плодова і сім’яна оболонки являються напівпроникненими перегородками: пропускають в зерно лише чисту воду й затримують мікроорганізми, токсичні та інші хімічні сполуки.
При замочуванні об’єм зерна збільшується на 35-40 %. Змінюються його фізичні властивості. Тверде і хрупке зерно після замочування стає м’яким і еластичним внаслідок набухання колоїдних речовин. Із оболонок зерна вилужуються солі, дубильні і інші речовини, тому вони стають більш проникненими. При замочуванні у воду переходять цукри, пентозами, азотисті і мінеральні речовини, всього втрачається біля 1% сухих речовин зерна. Крім того, з легкими домішками, що спливають (сплавом) видаляється від 0,1 до 2,2 % сухих речовин зерна. Сплав сушать і використовують для годівлі худоби та птиці.
Вода у зерні розподіляється нерівномірно : у зародку її завжди більше ніж в інших частинах, оскільки саме через мікрокапіляри у нижній частині зерна починається проникнення води. У самому зародку вологість досягає 75%. В середній частині зерна верхні шари мають вологість значно вищу за внутрішні. Це пояснюється тим, що у верхні шари вода надходить раніше і завдяки більшому вмісту в них білкових речовин у більший кількостях затримується. Найбільше води можуть поглинути білкові речовини до 80%, крохмаль до 70% і клітковина до 30%. Поглинання води зерном на початку замочування проходить швидше, а при досягненні вологості 35-40% процес подальшого зволоження значно сповільнюється.
Замочування визиває пробудження зародку. Завдяки високій вологості зерна деякі складові частини його, головним чином оболонки – цукри, пентозами, азотисті, мінеральні речовини переходять в розчинний стан і частково дифундують в замочну воду. Зародок спочатку поглинає розчинні поживні речовини. В щитку активізуються ферменти; з щитка вони дифундують в ендосперм, каталізують гідроліз резервних речовин ( крохмалю, білків) і перетворюють їх в розчинні речовини. Таким чином вегетаційна вода забезпечує розчинення поживних речовин і перехід ферментів в активний стан. Поживні речовини, що утворилися дифундують в зародок, де витрачаються на дихання і на синтез нових високомолекулярних з’єднань . Зародок пробуджується до життя, і зерно починає проростати. Ріст зародку супроводжується підсиленою інтенсивністю дихання.
У цей період дуже важливо підводити до зерна достатню кількість кисню. Чим більше зерно поглинає води, тим інтенсивніше стає обмін речовин, що потребує кисню. При достатній подачі повітря в процесі замочування проходить аеробне дихання. Для забезпечення аеробного дихання зерна при замочування проводять штучну аерацію зерна в замочному апараті. Але надмірна аерація замоченого зерна викликає значне підвищення інтенсивності дихання зерна і, послідовно, збільшує втрати вуглеводів на дихання.
При недостачі повітря наступає анаеробне дихання зерна.
При анаеробному диханні крім спирту і вуглекислого газу можуть утворитися і інші продукти неповного окислення вуглеводів – кислоти карбонові, альдегіди. Вони негативно впливають на життєдіяльність зерна, а саме руйнують структуру тканей зерна, гальмують розвиток зародкового листка і корінців, і виникає шоковий стан у зерна, а потім і його задихання, ячмінь може втратити здатність проростати. Такий стан на практиці називають “перемоченим” зерном. Та перемочити ячмінь не можливо. Він поглинає води стільки, скільки її візьмуть колоїдні частини при набуханні і ні краплини більше.
Нестача ж води у ячмені негативно позначається на процесах, які відбуваються у ньому при пророщуванні, адже вода в зерні виконує ряд функцій: вода необхідна для плину біохімічних реакцій, оскільки вони можуть протікати лише у водному середовищі; безпосередньо приймає участь у гідролітичних процесах; є транспортним засобом, що полегшує дифузійні процеси. Отже, при замочування зерна слід забезпечити такі умови, щоб вода повністю могла виконувати свої функції. Тільки тоді можна отримати солод високої якості.
Фактори, що впливають на швидкість замочування.
Швидкість замочування зерна залежить від температури і сольового складу води, культури зерна, величини зерна, кліматичних умов вирощування зерна і сортових особливостей зерна.
Основним фактором, що зумовлює швидкість замочування зерна, є температура води. З підвищенням температури води процес замочування прискорюється, так як збільшується швидкість дифузії молекул і зменшується в’язкість води. В результаті цього тривалість значно скорочується.
З підвищенням температури замочної води підсилюється дихання зерна, а також проходить інтенсивне розмноження мікроорганізмів, які завжди знаходяться на його поверхні. В зв’язку з цим різко знижується розчинність кисню, що може бути причиною анаеробного дихання.
При більш низькій температурі сильно гальмується розвиток зародку.
Таким чином температура води повинна бути оптимальною 10-15 °С. Останнім часом на деяких підприємствах застосовують «тепле» замочування ( при 18°С і вище), яке сприяє не тільки інтенсифікації виробництва солоду, але і покращення його якості. Але таке замочування можливе лише при застосуванні активних дезинфіктантів і інтенсивній аерації зерна.
На швидкість замочування впливає також розмір зерна . Крупне зерно потребує більш тривалого замочування. Це пояснюється тим, що в такому зерні довші шляхи, по яким вода проникає в зерно. Тільки одинакові по розміру зерна досягають при замочуванні однакової вологості і рівномірно розвиваються при пророщуванні. Тому необхідне розділення зернової маси на фракції по розміру.
Сорт і вид зерна, кліматичні умови його вирощування. Відомо, що голозерні культури замочуються швидше, залежить швидкість і від сортів зерна. а також зерно, яке вирощено в сухому кліматі замочується повільніше.