Спосіб виробництва ферментованого солоду

1. Спосіб виробництва ферментованого солоду, який включає попередню підготовку зерна шляхом його сортування, промивання водою і дезінфекції, замочування зерна, його пророщення, ферментацію отриманого в ході пророщення зеленого солоду і сушіння ферментованого солоду, який відрізняється тим, що після попередньої підготовки зерно витримують у вологому стані не менше 3 годин до досягнення їм вологості не менше 25 %. 2. Спосіб виробництва ферментованого солоду за п. 1, який відрізняється тим, що переважно період часу витримування зерна складає 3,5-5 годин. U 2 (13) 1 3 які важко проводять воду. Зародок поглинає воду швидше інших частин зерна завдяки повітряним прошаркам, капілярним каналам і порожнинам, а також унаслідок переважання в його складі гідрофільних білкових речовин. Таким чином, найбільша кількість води міститься у основі зерна, де розташований зародок. Насінна оболонка пропускає тільки воду, але не пропускає речовини, розчинні у воді; будучи напівпроникною мембраною, вона являє собою фізіологічний захисний орган, що запобігає як втратам унаслідок видужування, так і надходженню небажаних речовин зовні. Проникнення води в насіння обумовлено гідрофільністю колоїдів зерна. У зрілому зерні клітинні оболонки, протоплазма і запасні речовини, що знаходяться в ній, являють собою висохлі колоїдні студні, міцели яких з великою силою притягають до себе воду. Осмотичний тиск, що розвивається розчинними речовинами, які знаходяться усередині клітин, може досягати кілька сот атмосфер. Білкові речовини здатні поглинути до 180 % води, крохмаль - до 70 %, а клітковина - до 30 % до маси сухої речовини. Обсяг зерна при замочуванні збільшується приблизно в 1,5 рази. Набрякання зерна супроводжується інтенсивною діяльністю ферментів. З підвищенням вологовмісту сила всмоктування зерна падає, і при досягненні визначеної вологості не виявляється ніякої всмоктувальної сили. Замочене зерно стає м'яким і еластичним. Сучасними способами замочування зерна є повітряно-водяне; замочування в безупинному струмі води і повітря, зрошувальне і повітрянозрошувальне замочування. Повітряно-водяне замочування характеризується поперемінним перебуванням зерна під водою (водяне замочування) і без води (повітряне замочування). У цьому способі враховане надзвичайно важливе значення кисню як активатора енергії проростання зерна і передбачене продування повітря як під час перебування зерна під водою, так і після кожного спуска води. Гарна аерація замоченого зерна прискорює всмоктування води зерном і його проростання, тому замочувальні чани постачають вентиляційним пристроєм для рівномірного провітрювання всієї маси зерна, що замочується. При замочуванні зерна в безупинному потоці води і повітря в замочувальний чан безупинно подається вода, попередньо насичена повітрям, завдяки чому забезпечується той мінімальний приплив кисню, що необхідний для нормальної життєдіяльності зерна. При роботі за цим способом використовується звичайний замочувальний чан, але з барботером у конічній частині дна. Зрошувальне замочування - оригінальний спосіб замочування зерна, що забезпечує безупинне і більш рівномірне постачання зерна киснем повітря. При цьому способі після миття зерна його поверхня в замочувальному чані безупинно до кінця замочування зрошується розпиленою водою, що проходить через товщу зерна і видаляється в каналізацію. Зерно лише незначний час знаходиться під водою. Таким чином, відбувається безупинна аерація зерна, і створюються більш сприятливі 63292 4 умови для його життєвих функцій, що сприяють розвитку зародка і прискорюють проростання. Повітряно-зрошувальне замочування є комбінованим способом з меншим часом перебування зерна під водою в порівнянні з іншими способами; при цьому способі зерно періодично зволожується водою шляхом його зрошення; для підтримки постійних аеробних умов дихання зерна через нього вентилятором продувається повітря. Замочування зерна є початковою стадією солодорощення, тому що при зволоженні зерна підсилюється дихання і починають з'являтися зовнішні ознаки проростання - набрякання зерна, "накльовування" паростка, поява корінця. Зі збільшенням вмісту води сильно зростає енергія дихання зерна. Наприклад, при аеробному (кисневому) диханні, коли реакція протікає при надлишку кисню, у процесі замочування 1 кг зерна за 1 годину поглинає 63 мг кисню. При такій витраті кисню з води його вистачить тільки на 15 хв., тому для нормального дихання зерна крізь воду продувають стиснене повітря. Достатнє постачання зерна, що замочується, киснем є основною передумовою для швидкого розвитку і бездоганного ходу пророщення. Якщо ж кисню у воді недостатньо, то може наступити анаеробне дихання, при якому відбувається анаеробне руйнування запасних речовин зерна з утворенням етилового спирту і діоксиду вуглецю. Навіть у малих кількостях спирт гальмує розвиток зародка зерна, а при концентрації спирту 0,8 % ріст зародка пригнічується повністю. Негативно впливає на життєвий процес зерна і присутність діоксиду вуглецю, що накопичується в замочувальній воді в результаті дихання зерна, тому при здійсненні замочування вуглекислий газ, що утворився, найчастіше відсмоктують. Сильно впливає на швидкість замочування температура води: чим вона вище, тим швидше вода проникає в зерно. Наприклад, при температурі води 15 °C тривалість замочування зерна на 1/3 коротше, ніж при 10 °C. Але зі зростанням температури підсилюється розвиток мікробів, що знаходяться на поверхні зерна. Тому оптимальною температурою замочувальної води є температура 10-12 °C, тому що при більш низькій температурі гальмується розвиток зародка. Важкі для розпушування ячмені замочують при підвищеній температурі. Деякі заводи застосовують "тепле" замочування ячменя (Т=18 °C і вище), що сприяє прискоренню процесу, таке замочування вимагає використання активних дезінфікуючих засобів і активної аерації зерна. На швидкість замочування впливає також розмір зерна. Велике зерно замочується довше. Так тривалість замочування зерна товщиною 2,8 мм майже на добу більше, ніж зерна товщиною 2,2 мм. Тільки однакові за розміром зерна досягають при замочуванні однакової вологості і рівномірно розвиваються при пророщенні. Тому так необхідно перед солодорощенням сортувати ячмінь на 1,2 і 3 сорти. Вода поглинається зерном нерівномірно. У перші 30 годин замочування вологість зерна збільшується дуже швидко і досягає 40 %, за наступних 30-40 годин вологість підвищується усього на 5 4-5 %. На швидкість замочування впливає сольова сполука води. У м'якій воді зерно замочується швидше, ніж у твердій. Тому для замочування зерна намагаються брати воду з твердістю до 7 мгекв/л. Зерно необхідно замочувати до визначеного ступеня вологості, характерного для природного проростання в ґрунті. При більшому поглинанні води будуть руйнуватися оболонки і мембрани, у зерно проникнуть солі з води, і зародок загине. У процесі замочування в зерні відбувається перебудова ферментного комплексу, активування ферментів, змінюються білкові речовини, зменшується кількість нерозчинних речовин і зростає кількість розчинних. Замочування зерна можна вважати першою стадією пророщення. Відомий спосіб виробництва солоду (патент України UA 32493, МПК В12С 1/00, опублікований 15.12.2000), що включає етап замочування зерна, його пророщення, підв'ялювання зеленого солоду, поетапне сушіння отриманого солоду і видалення паростків. Недоліком цього способу є відсутність витримки на стадії підв'ялювання, що не дозволяє ефективно виконати ферментацію солоду. Відомий спосіб виробництва ячмінного томленого солоду, що включає етап переробки ячменя, його замочування й інтенсивне пророщення (Технология солода и пива / В. Кунце; Редкол.: В.Б. Тихонов (рук.) и др.; Пер. с нем.: Дарков Г.В. и др. - СПб.: Профессия, 2003. - 911 с., с. 185), томління щойно пророслих зерен темного солоду і сушіння отриманого продукту (Нарцисс Л. Пивоварение [Текст]. Т.1. Технология солодоращения / Л. Нарцисс; перевод с нем. Под общ. ред. Г.А. Ермолаевой и Е.Ф. Шаненко. - СПб.: Профессия, 2007. - С. 559-560). Недоліком даного способу є відсутність витримки на стадії томління і низькотемпературний режим, що також не дозволяють ефективно виконати розпад білків і ферментацію солоду. Відомий спосіб виробництва ферментованого житнього солоду (http://www.comodity.ru), що включає етап попередньої підготовки зерна, його замочування і пророщення, ферментацію отриманого на етапі пророщення зеленого солоду і сушіння ферментованого солоду. Загальним недоліком описаних вище способів виробництва солоду є те, що усі вони не забезпечують відносно рівномірний розподіл води усередині зерна на початкових стадіях замочування, а отже процес замочування розтягнутий у часі, також усі вищеописані способи відносно енергоємні, оскільки при здійсненні замочування, як вказувалося вище, у більшості випадків здійснюють відсмоктування вуглекислого газу, що утворився в результаті дихання зерна, на що затрачується велика кількість електроенергії. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу виробництва ферментованого солоду, при якому розподіл вологи усередині зерна буде відбуватися більш рівномірно, унаслідок чого зменшиться тривалість замочування, буде раціоналізований спосіб виробництва шляхом використання промивної води для додат 63292 6 кових цілей, а також зменшені енерговитрати, пов'язані з відсмоктуванням вуглекислого газу. Поставлена задача вирішується тим, що розроблено спосіб виробництва ферментованого солоду, який включає попередню підготовку зерна шляхом його сортування, дезінфекції і промивання водою, замочування зерна, його пророщення, ферментацію отриманого в ході пророщення зеленого солоду і сушіння ферментованого солоду, при цьому після попередньої підготовки зерно витримують у вологому стані не менше 3 годин до досягнення їм вологості не менше 25 %. Переважний період витримування зерна складає 3,5-5 годин. Замочування зерна здійснюють одним з відомих способів: повітряно-водяним, способом замочування в безупинному потоці води і повітря, зрошувальним або повітряно-зрошувальним способом. Переважно зерно замочують повітряноводяним способом, причому проводять 2 вологих і 2 сухих замочування поперемінно. Також переважно як зерно для приготування ферментованого солоду використовувати ячмінь. Після попередньої підготовки зерна шляхом його сортування, дезінфекції і промивання водою на поверхні зерна залишається шар адгезійної води, що залишилася після промивання. Як було зазначено вище, водопоглинання відбувається в основному через капіляри, що виходять у основу зерна, унаслідок чого в перші години вологого замочування зародок, починаючи від щитка, поглинає воду значно швидше, ніж інші його частини. Рушійною силою проникнення води в зерно є різниця концентрацій на поверхні й усередині зерна. Отже, зі збільшенням вологовмісту зерна різниця концентрацій води усередині і зовні зерна зменшується, тому скорочується швидкість замочування. Інтенсивність поглинання води максимальна на початку замочування і знижується в міру наближення до точки насичення, отже, інтенсивно всмоктуватися буде й адгезійна вода, що веде до більш раціонального використання промивних вод, а значить до економії ресурсів. Тиск у фазі замочування без води не впливає на дихання матеріалу. Якщо зерно знаходитися під водою, процес проростання і розчинення затримується пропорційно абсолютному тиску і тривалості його дії, отже, витримування зерна у вологому стані перед безпосередньо замочуванням приведе до інтенсифікації проростання, при цьому при досягненні зерном значення вологості 25 % почнуть проявлятися активні життєві процеси. Під час вологого замочування неможливий рівномірний розподіл кисню в апараті для замочування, і кисень, розчинений у воді, поглинається в найкоротший термін. Вже після 4-5 годин після початку замочування коефіцієнт дихання досягає величини 1,8, що свідчить про недостатнє постачання киснем і анаеробіоз. При витримуванні зерна у вологому стані норма споживання кисню зростає в 2-3 рази в порівнянні з водяним замочуванням і аерацією, яка проводиться одночасно з підведенням поверхневої води. При цьому кисень легше проникає в активні тканини зародка. 7 63292 У перші 6 годин замочування паралельно зі збільшенням вологості збільшується активність амілаз, рибонуклеаз і фосфатази, які розщеплюються потім унаслідок недоліку кисню (як у зародку, так і в ендоспермі). При попередньому витримуванні вологого зерна активність ферментів продовжує зростати. Під час витримування вологого зерна відбувається більш рівномірний розподіл води усередині зерна, тому що тиск води значно падає, швидкість надходження зменшується. А оскільки рушійною силою проникнення води в зерно є різниця концентрацій на поверхні й усередині зерна, то продовжується всмоктування адгезійної води в зерно і більш глибоке її проникнення в ендосперм, при цьому відбувається зменшення градієнта концентрації води усередині ендосперму. При витримуванні зерна у вологому стані після попередньої його обробки відбувається вирівнювання швидкості водопоглинання (при водяному замочуванні повні зерна поглинають воду повільніше, ніж дрібні і плоскі), тому способом виробництва солоду, що заявляється, можна замочувати навіть суміш ячменя 1 і 2 сортів без ризику одержати негомогенний солод. Тому, чим раніше почати вирівнювання водопоглинання (у способі, що заявляється, воно починається на стадії витримування вологого солоду), тим однорідніший солод. Оскільки утворення СО2 у початковий період витримування вологого зерна після промивання незначне, то такий спосіб замочування дозволяє скоротити витрати електроенергії на відсмоктування СО2 у цей період як мінімум на 10 % у порівнянні з таким же проміжком часу після першого періоду перебування зерна під водою при повітряно-водяному способі замочування без попереднього витримування зерна. Наприклад, якщо потрібно видалити тільки діоксид вуглецю, що утворився при диханні ячменя під час витримування його у вологому стані протягом 3-5 годин, то 3 при продуктивності насоса 15 м /т на годину достатньо щогодини здійснювати відкачку протягом 10-15 хв. При тривалому (12-24 години) повітряному замочуванні після попереднього замочування зерна під водою необхідно не тільки видаляти СО2, але і вентилювати і охолоджувати матеріал, при цьому на першу добу замочування продуктив 8 ність насоса для видалення вуглекислого газу по3 винна складати 50, а в наступні дні 100-120 м /т на годину. Отже, при попередньому витримуванні зерна у вологому стані знадобиться менше витрат на відсмоктування СО2. Заявлений спосіб виробництва ферментованого солоду здійснюють у такий спосіб. Попередньо відсортований ячмінь миють і дезінфікують, після чого споліскують чистою водою. Далі зерно витримують у вологому стані не менше 3 годин, забезпечуючи рівномірний розподіл залишкової вологи усередині зерна. Після витримування здійснюють безпосереднє замочування зерна. Після замочування зерно пророщують. Пророщення проводять при температурі 12-22 °C протягом 3-4 діб при вологості на другу добу пророщення 43-47 %. Не менше 1 разу на добу проводять ворошіння. Після пророщення здійснюють ферментацію пророщеного зерна. Ферментацію проводять 2,5-5 діб. У першу добу відбувається самозігрівання зерна з підвищенням температури до 40-45 °C, далі ступенево підвищують температуру з 40-45 °C до 68-70 °C наприкінці ферментації. Після ферментації ферментоване зерно підсушують при температурі 60-65 °C і максимальній вентиляції. Температуру поетапно піднімають до 75-85 °C, а потужність вентиляції з метою економії знижують. При сушінні може застосовуватися 8090 % циркуляційного повітря. Сушіння проводять до вологості солоду не вище 7 %, після чого солод охолоджують до температури вихідного повітря не вище 35 °C. При необхідності спосіб, що заявляється, додатково може включати видалення паростків. У лабораторії були визначені основні показники отриманого даним способом солоду. Отриманий ферментований ячмінний солод відрізняється від ферментованого житнього солоду, отриманого відомим способом, у десятки разів більш низьким значенням кислотності - ≤1 кислотній одиниці, більш низьким значенням кольору, при цьому має схожий виражений аромат і смак. Основні фізико-хімічні показники зразків житнього ферментованого солоду і ячмінного ферментованого солоду (ГОСТ 29272) наведені в Таблиці. Таблиця Показники солоду Житній ферментований солод Масова частка вологи, % Масова частка екстракту у сухому солоді при холодному екстрагуванні, % Кислотність солоду при холодному екстрагуванні, к.од. Колір солоду при холодному екстрагуванні, к. од. 6,8 Ячмінний ферментований солод 4,8 44 48,2 41,5 0,6 19,8 15,8 Крім цих показників, зазначених у ГОСТ 29272, були проведені заміри в'язкості сусла із солоду житнього ферментованого і сусла із солоду ячмінного ферментованого, отриманого способом, що заявляється. В'язкість сусла склала 1,82 і 1,24 mPas відповідно. Ферментований ячмінний солод може використовуватися для приготування пивного або квасного сусла або концентрату сусла, як натуральний 9 ароматний і смаковий компонент, який знижує кислотність, зменшує в'язкість, поліпшує фільтрацію. Таким чином, корисна модель, що заявляється, являє собою спосіб виробництва ферментованого солоду, що за рахунок раціонального підбору послідовності етапів його здійснення дозволяє Комп’ютерна верстка А. Рябко 63292 10 домогтися більш рівномірного розподілу вологи усередині зерна, скоротити тривалість замочування, знизити витрати води й енергії, пов'язані зі здійсненням замочування й відсмоктуванням вуглекислого газу. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601