Спосіб обробляння заселеного мікроорганізмами насіння

1. Спосіб обробляння заселеного мікроорганізмами насіння, який полягає в тому, що: - насіння гріють вологим теплом для зволоження поверхні насіння протягом такого часу і при такій температурі, які забезпечують зниження рівня мікроорганізмів на грам насіння щонайменше у 5 разів, але через приблизно 72 години не знижують енергію проростання насіння нижче, ніж приблизно 80 %, отримуючи насіння, менше заселене мікроорганізмами, - зволожують насіння із зниженим рівнем мікроорганізмів для підвищення вмісту вологи в насінні, - витримують зволожене насіння протягом часу та при температурі, достатніх для проростання насіння і отримання солодженого насіння. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що насіння піддають дії вологого тепла протягом приблизно 1-45с для нагрівання поверхні насіння до температури приблизно 50-90°С. 3. Спосіб за п.1 або п.2, який відрізняється тим, що насіння піддають дії вологого тепла обробкою його нагрівальною рідиною з температурою приблизно 60-200°С. 4. Спосіб за п.1 або п.2, який відрізняється тим, що нагрівання здійснюють, подаючи пару на насіння. 5. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що насіння нагрівають вологим теплом, переміщуючи його безперервним потоком. 6. Спосіб за п.5, який відрізняється тим, що для зволоження поверхні насіння і нагрівання насіння на безперервний рухомий потік подають пару. 2 (19) 1 3 77392 4 14. Спосіб за будь-яким з пп.1-13, який відрізняється тим, що насіння вибрано з групи, що складається із злаків, бобових і псевдозлаків. 15. Спосіб за будь-яким з пп.1-14, який відрізняється тим, що насіння вибрано з групи, що складається з ячменю, сої, пшениці та сорго. 16. Спосіб за будь-яким з пп.1-15, який відрізняється тим, що солоджене насіння висушують. 17. Спосіб за будь-яким з пп.1-16, який відрізняється тим, що після нагрівання насіння охолоджують. 18. Спосіб за будь-яким з пп.1-17, який відрізняється тим, що мікроорганізми, рівень заселеності якими насіння знижують, вибрано з групи, що складається з дріжджів і цвілі та їх суміші. 19. Спосіб за будь-яким з пп.1-18, який відрізняється тим, що кількість токсинів, які виробляють мікроорганізми, що заселяють насіння після його обробки вологим теплом, є нижчою за кількість токсинів, що виробляються під час солодження насіння, яке не було оброблене вологим теплом. Винахід стосується способу осолоджування насіння, зокрема, ячменя і інших злаків, наприклад, пшениці і насіння сорго, бобових і псевдозлаків. Зокрема, спосіб стосується зниження мікробного рівня насіння перед осолоджуванням і/або перед доданням активуючої культури для осолоджування. Ячмінь і інші зернові, наприклад, пшеницю і сорго, використовують для виготовлення напоїв, наприклад, пива. У більшості випадків насіння піддають осолоджуванню для підвищення ензимної активності. Такі ензими, як амілази, бетаглюканази і ксиланази розкладають крохмаль і некрохмальні компоненти насіння, роблячи їх придатними для пивоваріння. У існуючих процесах осолоджування у насінні, наприклад, ячмені, зануренням у воду підвищують вміст вологи. Після цього ячмінь з високим вмістом вологи пророщують для одержання зеленого солоду, який далі висушують при певних умовах. Кінцевий солод очищують для видалення, наприклад, паростків і пилу. Після цього його використовують для приготування пива, обробки шкір і у інших ферментаційних процесах. Ячмінь та інше насіння містять природні мікроорганізми. Взагалі наявність таких мікроорганізмів на або у ячмені може вплинути на якість солоду і напоїв, виготовлених з нього. Деякі мікроорганізми впливають на осолоджування сприятливо, деякі ні. Звичайно у процесі осолоджування ці мікроорганізми розвиваються і розмножуються. У процесі розвитку мікроорганізмів утворюються метаболіти, деякі з яких, як відомо, негативно впливають на якість кінцевого солоду. Деякі плісенні грибки, наприклад, Fusarium, можуть виробляти вомітоксини (деоксиваленол - ДОВ). ДОВ є небезпечним мікотоксином і його рівень намагаються підтримувати якомога нижчим. Вважають, що плісенні і дріжджові штами, що розвиваються або з'являються під час пророщування, виробляють також протеїни, які, як вважають, викликають фонтанування пива, виготовленого з цього солоду. Крім того, іншими продуктами, що виробляються мікроорганізмами, можуть бути полісахариди, які, як вважають, спричиняють ранню флокуляцію дріжджів під час ферментації при виготовлені пива з осолодженого насіння. Отже, є багато мікроорганізмів, які погано впливають на процес осолоджування і/або погіршують якість напоїв, що виготовляються з насіння, зокрема, ячменя. Крім того, у процесі осолоджування можуть вироблятись мікотоксини і/або інші метаболіти. Дійсно, процес осолоджування від замочування до висушування створює умови, сприятливі для розвитку мікроорганізмів і вироблення метаболітів. Хоча ці метаболіти видаляються водою у процесі замочування, частина мікроорганізмів і метаболітів залишається. Більше того, після вимочування у процесі пророщування і у першій фазі сушіння розвиток мікроорганізмів відновлюється і вони знову виробляють ці метаболіти. Зниження початкової кількості мікробів у насінні, що зазнає осолоджування, не лише знизить рівень небажаних мікроорганізмів у насінні, але й відверне вироблення метаболітів цими мікроорганізмами. Обробка, спрямована на зниження мікробного рівня, має бути збалансованою і не повинна шкідливо впливати на здатність ячменя і іншого насіння до пророщування і руйнувати цінні тканини, необхідні для забезпечення високої якості осолодженого насіння. Отже, ембріон у насінні не повинен зазнавати шкідливих впливів, які могли б викликати метаболічну деактивацію і припинити пророщування і вироблення ензимів у процесі осолоджування. Об'єктом винаходу є удосконалений процес одержання осолодженого насіння і поліпшення якості осолодженого насіння, одержаного у цьому процесі. Іншим об'єктом винаходу є процес одержання з сировини поліпшеного осолодженого насіння з меншими відхиленнями показників якості. Інші об'єкти винаходу наведені у подальшому описі. Задачі, покладені в основу винаходу, вирішені створенням способу осолоджування насіння, обраного з групи, що складається з таких злаків, як ячмінь, пшениця, жито, кукурудза, овес, рис, просо і сорго, з псевдозлаків, наприклад, гречки, і з бобових, наприклад, сої. Спосіб згідно з винаходом включає зниження мікробного рівня у насінні перед вимочуванням і осолоджуванням і може включати внесення активуючої культури, яку використовують у процесі осолоджування. Згідно з винаходом, зниження мікробного рівня сприяє ефективному використанню активуючих культур, наприклад, плісені, дріжджів, бактерій, спор і активованих 5 спор. Винахід сприяє осолоджуванню без втручання з боку мікроорганізмів, природно присутніх у насінні перед осолоджуванням, які негативно впливають не лише на процес осолоджування і на якість одержаного солоду, але й на якість продуктів, що виготовляються з осолодженого насіння. Важливим втіленням винаходу є спосіб осолоджування ячменя, сорго і пшениці, зокрема ячменя. Інше втілення передбачає додання активуючої культури, наприклад, спор або активованих спор після зниження мікробного навантаження. Згідно з ще одним втіленням, активуюча культура, наприклад, активовані спори, підвищує ензимну активність, якій сприяє зниження мікробного рівня у насінні перед осолоджуванням. Підвищення ензимної активності може зумовлюватись зниженням конкуренції між активуючою культурою і природними мікроорганізмами, забезпеченим попередньою обробкою, а також можливими змінами поверхневих властивостей насіння, які забезпечують кращу адгезію активуючої культури на насінні. У іншому важливому втіленні спосіб передбачає безперервну обробку насіння перед доданням активуючої культури і продовженням процесу осолоджування. Унікальність способу згідно з винаходом полягає в тому, що він не вимагає застосування підвищених тисків у герметичних резервуарах. Насіння розігрівають вологим теплом і зволожують його поверхню. Слід уникати надмірного піддання насіння дії вологого тепла і/або зволожуванню перед нагріванням, щоб насіння не зварилось. Надмірне зволожування насіння перед нагріванням викличе гідрування під його поверхнею, після чого вологе тепло, наприклад, пар, перегріє насіння, зварить його і знизить його здатність до пророщування і розвитку паростків у процесі осолоджування. Саме вологість поверхні насіння разом з нагріванням є важливими для зниження мікробного рівня у насінні без суттєвого негативного впливу на здатність насіння до пророщування і продукування ензимів, важливих для процесу осолоджування. Вологе тепло забезпечується рідиною, яка містить розігріту воду або пару з температурою у межах приблизно 60-200°С. Спосіб згідно з винаходом знижує мікробний рівень у насінні, наприклад, ячменя і пшениці щонайменше приблизно у п'ять разів для плісені і у 1х102 разів для дріжджів, а у бажаному втіленні щонайменше у 1х103 разів для плісені і у 1х104 разів для дріжджів на 1г продукту. Крім того, спосіб згідно з винаходом не вимагає створення у резервуарі для нагрівання тиску, що суттєво перевищує атмосферний, або атмосферних умов. Спосіб передбачає піддання насіння дії вологого тепла протягом такого часу і при такій температурі, які забезпечують зниження у насінні мікробного рівня, наприклад, плісені і дріжджів, щонайменше приблизно у п'ять разів на 1г насіння, але не знижують енергії пророщування насіння до рівня нижче приблизно 80% після приблизно 72год. Це означає, що насіння, наприклад, ячменя і пшениці, слід гріти поверхневою вологою протягом приблизно 1-30с при температурі приблизно 50-90°С, бажано, приблизно 60-90°С. Температуру 77392 6 зручно виміряти термометром, розміщеним у масі насіння. Згідно з бажаним втіленням, насіння має постійно рухатись у потоці. Коли потік насіння, що постійно рухається, розігрівають у вологому середовищі, це насіння можна подавати через трубчастий канал лопатями і подавати до насіння через ці лопаті пару з температурою приблизно 100200°С, підвищуючи зміст вологи у насінні. Коли насіння проходить цим каналом, пряме уприскування пари на нього зволожує і розігріває його поверхню. Важливою функцією пари є створення такої кількості вологи на поверхні насіння, що підлягає осолодженню, яке нагріванням вбиває небажані мікроорганізми, не створюючи шкідливого впливу на здатність насіння до пророщування і розвитку паростків. У цьому втіленні обробка парою ефективно розігріває насіння до температури щонайменше приблизно 50°С, а у бажаному втіленні доводить температуру насіння до приблизно 60-90°С на виході з каналу, у якому насіння перебуває протягом приблизно 1-45с, бажано 3-30с Канал може мати джерело тепла (на додаток до пари) у вигляді кожуха, що суттєво оточує канал на всій його довжині і розігрівається паровим, масляним, електричним або іншим нагрівником. Такий кожух забезпечує непряме нагрівання насіння. У іншому втіленні винаходу, яке передбачає обробку насіння у безперервно рухомому потоці, насіння подають проникним ремінним конвеєром і під час проходження спрямовують на нього пару з температурою приблизно 100-200°С. У цьому втіленні пара, що діє на поверхню насіння, нагріває його щонайменше приблизно до 50°С, а у бажаному втіленні доводить його температуру до приблизно 65-85°С на виході з конвеєра, на якому насіння перебуває протягом приблизно 3-30с. Інше втілення передбачає занурення насіння 1-20с у воду з температурою приблизно 65-90°С. Температура джерела тепла і тривалість нагрівання насіння залежать від чутливості насіння до такого нагрівання, що ефективно знижує мікробний рівень щонайменше приблизно у 5 разів на 1г насіння, яке при цьому не втрачає будь-якої функції, суттєвої для процесу осолоджування. Температура джерела тепла, інжекція пари, поверхнева вологість і тривалість обробки насіння теплом мають ефективно забезпечувати нагрівання насіння до щонайменше 50°С і знижувати рівень плісені і дріжджів щонайменше приблизно у 5 разів на 1г насіння після проведення насіння через вологе тепло, як це було описано вище. Спосіб згідно з винаходом передбачає також охолодження насіння після нагрівання вологим теплом до температури зовнішнього середовища. Нагрівання сприяє тривалому зберіганню насіння з зниженим мікробним рівнем. У кресленнях: Фіг.1 - схема пристрою для реалізації способу згідно з винаходом; Фіг.2 - вигляд збоку каналу у пристрої Фіг.1. Визначення Термін "спора" означає неактивну дуже стійку репродуктивну клітину, утворену бактерією або грибком під впливом зовнішніх умов, несприятливих для розвитку організму. За сприятливих умов 7 довкілля спори здатні розвинутись у дорослий повноцінний організм без злиття з іншими клітинами. "Активована спора" має одну з таких властивостей: I. Спора зазнала такого розбухання, що її розмір збільшився приблизно у 1,2-10 разів порівняно з розмірами у неактивному стані; і/або II. Сформовано одну або більше зародкових трубок. Активовані спори приготовляють однією або кількома з таких обробок: і. Кілька циклів зволожування і/або висушування; іі. Додання живлячої речовини (наприклад, джерела нітрогену, бажано, амінокислот, і/або джерела карбону, бажано, моно- або дисахаридів) або елементів спори; ііі. Піддання змінам температури у межах, бажано, приблизно 0-90°С; iv. Піддання змінам рН у межах, бажано, приблизно 2,0-8,0, краще приблизно 3,0-6,0. "Пророщування" означає початок або відновлення розвитку насіння. Згідно з винаходом, пророщування починається під час і/або після замочування насіння. Пророщування насіння звичайно розглядають як гідрування, набухання насіння і початок розвитку ембріона. Зовнішніми факторами, що впливають на пророщування можуть бути вологість, температура і рівень оксигену. Спостерігається поява паростків і коріння. "Замочування" означає зволоження насіння, яке може включати одну або більше стадій у часі і температурі, які забезпечують вміст вологи у межах приблизно 20-60% (за масою). У одному з втілень винаходу насіння для осолоджування вносять з бункера б до подовженого підігрівного пристрою 4 (Фіг.1) через завантажувальний отвір 8 у канал 10. Насіння просувається через канал 10, оточений паровим кожухом 12, через який циркулює пара. Уздовж каналу через центр проходить порожнистий стрижень 14, на усій довжині якого встановлені лопаті 16. Стрижень 14 і з ним лопаті 16, встановлені під належним кутом, обертаються, перемішуючи насіння і проштовхуючи його по каналу. Лопаті 16 мають отвори 18, що проходять через лопать від центральної порожнини стрижня 14 і спрямовують пару на насіння, що проштовхуються ними через канал 10. Коли стрижень обертається, лопаті 16 проштовхують насіння до вихідного отвору 20, через який виходить насіння з зниженим мікробним рівнем. Отвори у лопатях можна відкривати і закривати для контролю подачі пари на насіння, що просувається каналом. У одному з втілень деякі з отворів у лопатях відкриті у бік завантажувального кінця каналу для подачі пари на насіння з порожнистого стрижня 14, що обертається. Пару можна подавати через стрижень і лопаті на окреме насіння, що підлягає обробці. Кількість пари, що вводиться, є достатньою для створення вологого середовища, підвищення вмісту вологи на поверхні насіння і нагрівання його, як це було описано. Додаткове нагрівання окремого насіння можна здійснити непрямим теплом з кожуха пристрою. Кількість введеної пари є якраз достатньою для зволожування 77392 8 поверхні насіння. Волога і тепло, що надходять від пари, разом з непрямим теплом з кожуха створюють умови для знищення мікроорганізмів на поверхні насіння без суттєвого зниження здатності насіння до пророщування. Кількість вологи і тепла і тривалість обробки насіння теплом мають бути обмеженими, щоб уникнути негативного впливу на властивості злаків. Пристроєм, яке дає можливість обробляти певне насіння, як це було описано, є Solidaire Model SJCS 8-4 (Hosokawa Bepex Corp., 333 Ν.Ε. Taft Str., Minneapolis, Minnesota 55413), але винахід не обмежується цим або іншим пристроєм з лопатями для введення пари. Обертальні лопаті, призначені для подачі пари, забезпечують рівномірний розподіл пари на поверхнях насіння, але не всередині. Важливо забезпечити достатнє перемішування насіння під час обробки і завдяки цьому зволожити поверхні насіння і досягти температури щонайменше приблизно 50°С. Активуючу культуру, наприклад, спори і/або активовані спори, можна вводити до або протягом різних стадій пророщування або замочування. Наприклад, протягом різних стадій пророщування або замочування можна вводити активовані спори. У цьому випадку концентрація спор залежить від умов процесу осолоджування і типу активних спор. Звичайно вводять приблизно від 1х102 до 1х107, бажано приблизно від 1x102 до 1x105 активованих спор на 1г висушеного повітрям насіння. Після паротеплової обробки насіння зволожують і змішують з активуючою культурою, хоча це змішування можна здійснити перед зволожуванням. Використання активуючої культури, наприклад, спор або активованих спор мікроорганізмів, наприклад, бактерій або плісені дає дуже значне підвищення ензимної активності солоду. У цьому випадку спосіб включає комбінування води, насіння і активованих спор і витримку цієї суміші до збільшення ензимної активності насіння. Взагалі це комбінування здійснюється інокуляцією зволоженого насіння активованими спорами, але, як уже відзначалось, це комбінування спор або активованих спор з насінням має бути здійснене до або після зволожування насіння, але перед зниженням мікробного рівня насіння. Згідно з винаходом, концентрація сполучення зволоженого насіння і активуючої культури, час і температура витримки мають бути такими, щоб забезпечити зростання активності щонайменше одного ензима, наприклад, β-глюканази, ксиланази, амілази, нерозгалужених ензимів, протеази і/або активності інших природних ензимів, порівняно з ензимною активністю, що викликається витримуванням зволоженого насіння без зниження мікробного рівня і без активуючої культури, наприклад, спор. У цьому втіленні насіння, спори або активовані спори змішують до або після зволожування і суміш витримують при температурі приблизно 5-30°С, бажано приблизно 20-20°С, причому концентрація активованих спор у суміші має забезпечувати підвищення ензимної активності осолодженого насіння. Замочене або зволожене насіння разом з активованими спорами витримують протягом певного 9 77392 часу при певній температурі до досягнення змісту вологи щонайменше приблизно 20% (за масою). Зволожене насіння і активовані спори утримують разом, доки вміст вологи у насінні не досягне приблизно 20-60%, бажано приблизно 38-47% (за масою), після чого залишають для пророщування приблизно на 2-7 днів, бажано приблизно 3-6 днів при температурі приблизно 10-30°С, бажано 1421°С. У бажаному втіленні осолоджене насіння сушать при температурі приблизно 40-150°С, бажано приблизно при 45-85%, доки вміст вологи у висушеному осолодженому насінні не досягне приблизно 2-15%, бажано приблизно 3-7% (за масою). Мікроорганізми, спори і активовані спори, що можуть використовуватись згідно з винаходом, походять з мікробів фупи, яка включає Enterococcus spp., Micrococcus spp., Pediococcus spp., Leuconostos spp., Lactobacillus spp., Brevibacterium spp., Corynebacterium spp., Propionibacterium spp., Bacillus spp., Acetobacter spp., Pseudomonas spp., Pichia spp., Sacchaaromyces spp., Zygosaccharomyces spp., 10 Hanseniaspora spp., Rhodotorula spp., Torulopsis spp., Trichosporon spp., Rleockera spp., Candida spp., Geotricum spp., Neurospora spp., Monascus spp., Mucor spp., Rhizopus spp., Rhizopus oryzae strain ATCC 9363, Trichoderma spp., Adspergillus spp., Penicillium spp., Amylomyces spp. і їх суміші. Винахід не обмежується наведеним переліком мікроорганізмів. Приклад 1. Система з псевдозрідженим шаром У тесті був використаний ячмінь. Зразки ячменя були внесені у спеціальну камеру і на них було подане підігріте вологе повітря. Це призвело до утворення шару псевдозрідженого ячменя і обробки поверхні із зниженням мікробного рівня. Ячмінь був обраний стандартний, типу US 6-row, призначений для осолоджування. Зразки були аналізовані на кількість мікробів згідно з повним аеробним підрахунком для плісені і дріжджів. Енергію пророщування виміряли за методикою B..F. Analytic EBC з доданням 4мл води. Енергія пророщування 100 означає, що через 72год. весь ячмінь проріс. Результати тестів наведені у табл. 1. Таблиця 1 Результати обробки ячменя типу US 6-row у системі з псевдозрідженим шаром Температура Номер тесту Час обробки, с негайно після обробки, °С 1 3 67 1b 3 66 2 3 77 3 3 77 4b 3 85 4 7 85 5 7 67 7 7 77 8 7 67 9 14 67 9b 14 67 10 14 78 11 14 78 12 14 85 13 28 67 14 28 77 15 28 78 16 28 85 16b 28 84 17 контроль Енергія пророщування 93 92 90 90 95 90 90 98 70 85 87 83 71 40 65 25 15 35 15 95 Мікробний рівень Дріжджі/г Плісень/г 5 Т.Р.С./г *) 100 350 20 200