Биохимические процессы сушки солода.



В процессе сушки солода достигаются две цели:
снижение влажности материала с 50—40 % до 10—13 % общей массы
и придание в процессе термической обработки целевому продукту определенных технологических качеств — специфического вкуса, цвета и аромата с высокой ферментативной активностью.

Следовательно, сушка солода не только сложнейший нестационарный процесс тепло- и массообмена, но и биохимический процесс.



Свежепроросший солод во время сушки претерпевает глубокие физические, физиологические и биохимические изменения, которые зависят от скорости обезвоживания, температуры сушильного агента, его влажности и условий сушки. Физические преобразования свежепроросшего солода при его сушке состоят в изменении влажности, массы, цвета, аромата и вкуса.

Часть содержащихся в солоде высокомолекулярных белков при сушке свертывается, что в дальнейшем благоприятно сказывается на. процессе осветления сусла и пива. Ростки, придающие продукту неприятный горький вкус, при сушке становятся хрупкими и легко удаляются.



Вкус сухого солода обусловлен меланоидинами — окрашенными и ароматическими веществами, образующимися при высокой температуре в результате химической реакции между сахарами и аминокислотами.

Ферментативный гидролиз сложных углеводов и белкоз прн сушке солода проявляется сильнее, чем при солодоращенни, т. к. оптимальная температура для высокой ферментативной активности находится в пределах 40—70 °С. Повышение температуры сушки приводит к тепловой инактивации ферментов, т. е. к денатурации и коагуляции белков ферментов.



Устойчивость ферментов зависит не только от температуры, но и от влагосодержания солода. Поэтому при сушке температуру сушильного агента не следует поднимать выше 50 °С до понижения влагосодержания в солоде ниже 10 %.



В зависимости от физиологических и биохимических превращений, которые происходят в солоде в процессе сушки и термической обработки, технологию сушки можно разделить на три основные фазы.

Первая фаза — физиологическая, в течение которой продолжаются биотехнологические процессы солодоращения, но при более благоприятных температурных условиях (40—45С). Влажность солода изменяется до 30 %. Ферментативные процессы, протекающие в солоде, способствуют его растворению. Физиологическая фаза продолжается 10—12 ч. Ускорить ее можно путем предварительного подвяливания свежепроросшего солода перед сушкой и более интенсивной продувкой сушильным агентом в период сушки. Рост зерна наблюдается до тех пор, пока влажность слоя не достигнет 20 %, а температура не превысит 40 °С. Продолжают накапливаться ферменты, способствующие растворению эндосперма, которое проявляется увеличением количества низкомолекулярных продуктов распада крахмала, растворимого азота и расщеплением стенок клеток зерен крахмала.



Вторая фаза — ферментативная длится 5—7 ч, за это время повышается температура сушильного агента до 70 "С, в результате чего жизненные процессы солода подавляются. Влажность его снижается с 30 до 10 %•

При этом усиливается действие большинства гидролитических ферментов, т. к. оптимальная температура для них находится в пределах 40—60 °С. Процессы расщепления под действием ферментов продолжаются до тех пор, пока снижение влажности и повышение температуры не приведут к их инактивации. Чем быстрее удаляется влага в период физиологической и ферментативной фаз сушки, тем менее энергично протекают биологические и ферментативные процессы в солоде, и +ем меньше накапливается продуктов распада. Это способствует получению светлого солода высокого качества с небольшим содержанием ароматических и красящих веществ.

Нарушение режима сушки, т. е. воздействие яа свежепрорросший солод с большим содержанием влаги высоких температур, приводит к Образованию высокомолекулярных гелей белков, которые заполняют поры мучнистого тела эндосперма и превращаются в плотную стекловидную массу.



Третья фаза — химическая, протекающая при температуре 70—80 °С (для светлого солода) и снижении влажности с 10 до 5 % Продолжительность этой фазы зависит от скорости химических превращений, протекающих в солоде, и составляет 3—4 ч. Она характеризуется образованием в солоде специфически вкусовых, красящих и ароматических веществ. Продукты распада белков и углеводов под влиянием высоких температур взаимодействуют с образованием меланоидйнов, обеспечивающих специфические для солода органолептические свойства. Все ферментативные процессы прекращаются.

Сокращение продолжительности химической фазы влечет за собой снижение качества готового продукта, ухудшает аромат, вкус, стойкость и пенообразование. Активность ферментов в процессе сушкн зависит от влажности солода, температуры сушильного ai елта и продолжительности сушки. Так, активность а-амилазы при температуре 50 °С значительно повышается. При нагревании слоя солода до 80 °С наблюдаются большие потери а-амилазы, ио окончательное содержание их в сухом солоде иа 15 % больше, чем в свежепроросшем солоде. Наиболее эффективно подсушивание солода при постепенном повышении температуры сушильного агента.



Р-амилаза чувствительнее к изменению температуры, чем а-амилаза. Наименьшее снижение активности Р-амилазы наблюдается при 65 °С. При высокой температуре (~ 100 °С) сушки Р-амилаза почти полностью инактивируется.

Пептидазы, которые отличаются от амилаз, при сушке солода значительно повышают свою активность. Поэтому сухой солод обладает более высокой эндопептидазной активностью (в пять раз) по сравнению со свежепроросшим.

Различную чувствительность к температуре сушки проявляют гемицеллюлазы. Высокие температуры вызывают снижение их ферментативной активности в 1,5—2 раза. Активность липазы в первый период сушки солода снижается, а во второй — возрастает и становится несколько выше, чем свежепроросшего солода.

Активность фосфатазы при температуре сушильного агента 50 °С по сравнению с таковой в свежепроросшем солоде снижается на 30—33 %. При высоких температурах (90—100 %) сушки активность ее можно сохранить на 25—30 %.

Активность каталазы убывает в течение всего процесса сушки солода и в конце составляет около 10 % от активности ее в свежепроросшем солоде. При высокой температуре сушки каталаза инактивируется практически полностью и в процессе затирания солода активность ее почти не проявляется.

Весьма термостабильными являются полифенолоксидазы. В начальный период накапливаются, а в дальнейшем даже без повышения температуры, заметно инактивируются. При отсушке солода (химическая фаза) активность их практически не изменяется.

Темные солода сушатся при более высокой температуре и влажности^ чем светлые. В таких условиях ферменты проявляют большую активность и образуется больше продуктов расщепления. В дальнейшем при температуре 80—105 °С и сравнительно высокой влажности происходят большие потери ферментов.



В процессе сушки солода изменяются его основные вещества. В первой стадии (10—15 ч) углеводы под действием фер* ментов подвергаются такому же расщеплению, как и в процессе проращивания зерна. Гидролиз крахмала приводит к увеличению количества сбраживающего экстракта. При этом влажность солода должна соответствовать предельной температуре сушильного агента.. Например, при влажности солода 45 % его температура должна находиться в пределах 25— 30 "С, при влажности 25 % — 45—50 °С, при влажности 15 % — 50—60 °С.



Продукты гидролиза крахмала (сахароза, мальтоза, фруктоза, глюкоза) в этот период сушки солода ведут себя по-разному. При высоких температурах сахароза накапливается интенсивнее, чем при низких. В первой стадии Сушки содержание рафинозы убывает, а при температуре сушки от 90 до 100 °С несколько возрастает. Образование мальтозы также зависит от температуры и значительно увеличивается в первые 12 ч сушки солода. Содержание фруктозы возрастает в первой стадии сушки, а затем снижается ниже исходной величины. Процесс накопления глюкозы протекает наоборот, т. е. расщепление достигает максимума при высоких температурах и низкой влажности солода.

Активное образование протеолитических ферментов в процессе сушки солода приводит к более сильному расщеплению белков и увеличению содержания высокомолекулярного азота при затираний зернопродуктов. Такое явление объясняется как усиленной деятельностью эндопептидаз, так н увеличением дисперсности коллоидного белка.



При сушке темного солода сильнее растворяются белки, повышается содержание азота, определяемого формольным титрованием. В результате коагуляции белков при высоких температурах сушки и образования меланоидинов наблюдается заметная потеря азотсодержащих соединений темного солода.

Характерным превращениям подвергаются аминокислоты. Чем выше температура сушки на первой стадии, тем в большей степени возрастает содержание глицина и аланина. Количество амидов и глютаминовой кислоты при этом непрерывно убывает.



При сушке солода незначительно изменяется общее количество низкомолекулярных азотистых веществ. Термическое расщепление протеинов и реакция между азотсодержащими соединениями и углеводами в процессе сушки приводят к образованию меланоидинов, которые содержат комплекс ароматических и красящих веществ. Кроме того, окисление полифенолов под действием ферментов и терморасщепление углеводов ведут к образованию меланинов н карамельных веществ, придающих солоду темно-коричневый цвет и приятный аромат.

Реакция меланоидинообразования активно протекает при температуре 95—105 °С и влажности 5 % между сахарами, образовавшимися в сухом солоде, и аминокислотами — продуктами расщепления белков. При этом в результате расщепления аминокислот образуются альдегиды, придающие суслу характерный аромат и коричневую окраску.



Взаимодействие Сахаров н аминокислот приводит не только к образованию меланоидинов, но и летучих альдегидов, значительно влияющих иа аромат солода.

Таким образом, меланоидииы являются не столько продуктами взаимодействия аминокислот и Сахаров, сколько результатом реакций пептонов и аминокислот с фурфуролом и другими альдегидами, появляющимися при взаимодействии аминокислот и редуцирующих Сахаров.



Меланоидины содержат спиртовые, карбонильные, карбоксильные и фенольные группы. Примерное количество углерода не превышает 60 %, водорода — 5,17, азота — 5,3, кислорода— 35%. Средняя молекулярная масса составляет около 1480. Меланоидины обладают сильным редуцирующим действием и имеют характерный цвет, аромат н вкус. Они являются хорошими пенообразователями, образуя прочные поверхностные пленки на пузырьках двуокиси углерода, предупреждают окислительное помутнение экстрактов пива, связывают кислород и предотвращают осаждение коллондов.

Поступающий на сушку свежепроросший солод должен соответствовать требованиям ОСТа и обеспечивать хорошее равномерное растворение зерна и накопление амилолнтнческйх, протеолитических и цнтолитическнх ферментов.



Для получения светлого солода при сушке (физиологическая и ферментативная фазы) его влажность должна понижаться как можно быстрее (согласно регламенту) с целью предупреждения дальнейшего роста активности н действия ферментов. Кроме того, ферменты солода прн низкой влажности н высокой температуре сохраняют свою активность лучше, чем при высокой влажности, поэтому во избежание инактивацнн нх в первый период сушки следует значительно снизить влажность солода.



Для сохранения оптимального объема н рыхлости солода процесс сушки следует начинать при температуре сушильного агента (до этого солод подвяливают при t=25—40°С) 45— 50 °С н расходе его около 4500 м3/т.

Прн' сушке светлого солода должен соблюдаться режим, обеспечивающий изменение во времени соотношения между влажностью н температурой зерна. Несмотря на неизбежные потерн ферментов во второй стадии сушки на сушилках периодического действия желательно поддерживать сравнительно высокую температуру сушильного агента. При этом происходит термокоагуляцня высокомолекулярных азотистых веществ.

При сушке темного солода необходимо создать такие влажностные и температурные условия, которые ©беспечивали бы дальнейший рост и растворение зерна солода с целью образования низкомолекулярных азотистых веществ и Сахаров, обуславливающих естественную ароматизацию и цветность пива.



Предпосылкой получения высококачественного темного солода является полное растворение свежепроросшего солода с высокой влажностью (50 %) н содержанием белка в ячмене не ниже 12 %.

Для продолжения действия ферментов н более полных химнко-бнологических превращений влажность темного солода на первой стадии сушки следует снижать медленно. В связи с тем, что температура его в период томления составляет около 50 °С, сушку следует начинать при температуре сушильного агента 60 °С с последующей рециркуляцией воздуха в течение 1 ч. Температура солода доходит до 70 "С н под действием амилаз наступает пауза оСахаривання. В дальнейшем температура сушильного агента медленно поднимается до 100 "С. Термическая обработка (обжаривание) проводится при температуре сушильного агента 105 "С с последующей его рециркуляцией (до 75 %). Влажность солода понижается до 2—3 %.



После окончания сушки удаляют ростки, которые могут придать напитку неприятный горьковатый привкус. Это делают сразу же после химической фазы сушки, т. к. при хранении вследствие высокой гигроскопичности росткн теряют хрупкость и очень трудно отделяются от зерен. В ростках содержится около 30 % азотистых веществ, до 50 % углеводов, из которых примерно 9 % приходится на долю моносахаридов — глюкозы, фруктозы и кснлозы. В небольших количествах содержатся сахароза, мальтоза, фосфаты, свободные жирные кислоты и. витамины A, D, В и др. Благодаря этому, ростки являются ценным питательным кормом. После ферментативного гидролиза белков из них можно получить меланоидиновый концентрат (по технологическому регламенту Колотуши П. В.).



Каждая партия сухого солода с одинаковой цветностью, экстрактивностью и осахаривающей способностью должна храниться в отдельных закромах или силосах, т. к. технология сусла и пнва зависит от качественных показателей основного сырья— солода. При хранении влажность солода повышается на 2—3 %. В этот период в нем происходят благоприятные превращения. физико-химического характера, улучшающие качественные показатели. Объем зерна увеличивается, эндосперм постепенно теряет свою хрупкость. Повышается кислотность, увеличивается количество минеральных н азотистых веществ. Вследствие повышения влажности солода и перехода амилолитическнх ферментов в растворимое состояние увеличивается амилолитическая активность солода. Чтобы в нем моглн произойти необходимые преьращення, ои. должен храниться не менее четырех недель.

Охлажденный и сухой солод в силосах элеватора при оптимальных температурных и влажностных режимах может храниться до двух лет.




Первый период
в зерне происходят физиологические и ферментативные процессы, солод продолжает растн и дышать с неполным окислением углеводов. В результате накапливаются вещества, участвующие в дальнейшем процессе меланоидинообразования. При этом температура агента повышается от 20 до 55 °С, а влажность снижается от 45 % до 15—20 %.
Во втором периоде,
когда температура сушильного агента поднимается От 55 до 65 "С, а влажность снижается до 10— 12 %, физиологические ферментативные процессы в зерне подавляются.
В третьем
— температура сушильного агента повышается от 65 до 80°С, дальнейшее действие ферментов прекращается, интенсивнее протекают химические процессы, при которых продукты распада белков и углеводов образуют новые соединения, придающие солоду специфический аромат, вкус и цвет.
В четвертом периоде сушки повышение температуры до 85°С при низкой влажности солода (8—4%) не оказывает губительного действия на ферменты.
В последнем пятом периоде
биохимические реакции приостанавливаются, ферменты сохраняются в активной форме. Отсушку светлого солода необходимо проводить при температуре 80—85 °С не менее 2,5 ч и не более 4 ч.

Длительная термическая обработка высушенного солода при высокой температуре (80—85 °С) приводит к увеличению времени осахаривания и фильтрования сусла, приготовленного из него, снижению экстрактивности и повышению цветности.


 Flag Counter

В данный момент сайт просматривает 3  чел.  
Все наполнение сайта носит исключительно информационный характер и не является публичной офертой.
г. Владимир | www.filimonov.vladimir.ru | 2014 г.