2. Современные аспекты технологии солода

В настоящее время современная солодовенная инженерия становится технически сложной и наукоёмкой. Поэтому необходимо принципиально новое понимание организации технического развития солодовенного производства, гарантированно обеспечивающего более высокую отдачу при меньших издержках.

Современный этап технического развития солодовенных производств невозможен без применения комплексного системного подхода, что позволяет получить целостное представление о производстве.

Системный подход способствует повышению эффективности научных, проектных и конструкторских работ в области совершенствования существующих и создания новых высокоэффективных процессов и оборудования для производства пивоваренного солода.

На современном этапе развития отечественной солодовенной отрасли промышленности в условиях обострения конкуренции на российском рынке, как среди отечественных, так и зарубежных производителей солода на первый план выдвигаются проблемы повышения качества и функционирования солодовенных производств как системы, которая включает, прежде всего, следующие понятия:

- технологическую эффективность;

- экономичность;

- управляемость;

- экологичность.

Технологическая эффективность и экономичность производства солода, как и любой другой технологии, в значительной степени зависят от технического совершенствования оборудования и от варианта инженерного решения конкретной технологической задачи.

В основе современной концепции технического и технологического совершенствования солодовенного производства лежат несколько основных принципов:

- выбор качественного ячменя; применение совершенного зерноочистительного оборудования;

- применение технически совершенного транспортирующего оборудования, обеспечивающего бережную транспортировку зерна;

- применение технически совершенного замочного, солодорастильного и солодосушильного оборудования;

- обеспечение требований производственной санитарии.

2.1. Замачивание ячменя

Замачивание ячменя – искусственное насыщение ячменя водой – осуществляется в целях активизации ферментных систем, способствующих проращиванию.

Степень замачивания. Жизнедеятельность зерна активизируется с появлением в нём свободной влаги. При этом роль воды сводится, во – первых, к обеспечению перехода растворимых питательных веществ в раствор и транспортирование к зародышу и, во вторых, к созданию возможности для проникновения в эндосперм ферментов, способствующих перевод резервных веществ зерна в растворимое состояние.

Влажность зерна до мойки и замачивания обычно не превышает 14,5%, а при замачивании 42…48% относительно общей массы. Конечную влажность замоченного зерна называют степенью замачивания. Повышение влажности зерна осуществляется неравномерно – вначале сравнивается быстро, а затем замедляется. Светлый солод замачивают до влажности 42…43%, а тёмный 45…48%.

Очень важно обеспечить оптимальную степень замачивания зерна, поскольку при недостаточной степени замачивания затрудняется каталитическое действие ферментов, что приводит к снижению экстрактивности и качества солода, а при высокой степени замачивания повышается биосинтез ферментов и осуществляется более глубокий ферментативный гидролиз крахмала и ферментов. Перезамачивание не допустимо, поскольку это приводит к разрушению семенной оболочки и нарушению полупроницаемости, вследствие чего в ячмень начинают проникать соли из воды, приводящие к гибели зародыша.

В процессе замачивания зерно набухает, и вследствие этого примерно на 45% увеличивается в объёме. Это обстоятельство необходимо учитывать при расчёте вместимости замочных аппаратов. Химические изменения в зерне при замачивании незначительны.

Степень замачивания контролируют в лабораторных условиях. Ориентировочно о завершении замачивания можно судить и по следующим признакам:

• при сдавливании между большим и указательным пальцами, в продольном направлении, зерно должно сгибаться (но не раскалываться) с характерным потрескиванием, возникающем при отделении эндосперма от мякинной оболочки;

• при сдавливании зерна между пальцами в продольном направлении не должны ощущаться уколы от его острых концов;

• при сгибании зерна на ногте большого пальца оболочка отстаёт, но зерно не ломается;

• поперечный срез зерна посередине должен иметь белую точку.

В замоченном ячмене не должно быть сильное развитие корешков, так как это способствует их повреждению при транспортировании замоченного зерна.

Факторы, влияющие на замачивание. Оптимизация режима замачивания является важнейшей предпосылкой для получения качественного солода. На эффективность замачивания влияют следующие факторы:

• однородность зерна;

• степень аэрации зерна;

• содержание двуокиси углерода;

• температурный режим.

Способы замачивания ячменя.

Замачивание промытого и продезинфицированного ячменя проводят воздушно-водяным способом, в непрерывном потоке воды и воздуха, оросительным и воздушно-оросительным способами в замочном чане или в солодорастильном аппарате при температуре не ниже 12 и не выше 17ºС.

При воздушно-водяном замачивании зерно попеременно находится то под водой (водяное замачивание), то без неё (воздушное замачивание). Такое чередование повторяется через каждые 3-6 часов.

Для поддержания аэробного дыхания зерно каждый час продувают воздухом в течение 10 минут, независимо от того находится ли оно под водой, или на воздухе. Через 8 часов зерно вместе с замочной водой продувают сжатым воздухом.

При этом способе замачивания для дезинфекции в воду часто добавляют хлорную известь. Однако в конце замачивания ячмень следует обязательно отмывать от хлора, который придаёт пиву неприятный вкус.

При оросительном замачивании после мойки и удаления сплава поверхность зерна в замочном аппарате непрерывно орошается распыляемой водой, подаваемой через медленно вращающееся сегнерово колесо. Вода при распылении насыщается воздухом, проходит через слой зерна, увлекая с собой накопившийся диоксид углерода, и выводится снизу. Зерно находится под водой первые 6-8 часов, остальное время вода поступает только через оросительтное устройство.

При этом способе замачивания зерно замачивается и прорастает неравномерно: в верхних слоях быстро, а в нижних остаётся недозамоченным. Поэтому оросительное замачивание лучше сочетать с аэрацией снизу вверх.

Воздушно-оросительное замачивание является комбинированным способом, по которому зерно периодически орошается водой, а путём отсоса воздуха из межзернового пространства создаются стабильные условия аэробного дыхания зерна. Для этого над замочным аппаратом устанавливают сегнерово колесо или коллектор с форсунками для орошения водой поверхности зерна. Внизу аппарата в подситовом пространстве вварена труба, с помощью которой аппарат подключается к вакуум-насосу.

По этому способу зерно под водой находится в течение 30% всей продолжительности замачивания, а 70% времени орошается и аэрируется.

Наибольшее распространение в солодовенном производстве получили моечные и замочные аппараты с цилиндрическим корпусом и коническим днищем. Оптимальная вместимость таких аппаратов составляет обычно от 35 до 65 тонн зерна. По этой причине в крупных солодовенных производствах при одновременном замачивании ячменя более 70 тонн используют группы замочных аппаратов.

Однако увеличение замочных аппаратов ведёт к повышению капитальных затрат и удорожанию системы автоматизации производства. Поэтому при проектировании новых солодовенных производств или реконструкции существующих солодовен необходимо руководствоваться принципом масштабирования, то есть, стремиться к уменьшению количества оборудования за счёт увеличения его единичной мощности.

В связи с этим в последующие годы для замачивания ячменя начали применять замочные аппараты цилиндрической формы с плоским днищем, вместимость которых соответствует одноразовой загрузке солодорастильных аппаратов.

Аэрацию зерна в моечных аппаратах осуществляют различными способами:

• с применением эрлифта, при котором воздух в аппарат нагнетают через одно или несколько сопел, расположенных в нижней конической части аппарата под центральной трубой;

• с помощью барботеров – колец различного диаметра из перфорированных труб, расположенных на разных уровнях в конической части замочного аппарата;

• с применением эжекторов – струйных аппаратов, в которых за счёт кинетической энергии прокачиваемой жидкости создаётся разряжение и подсасывается воздух;

• через форсунки, равномерно расположенные в несколько ярусов по окружности конического днища замочного аппарата.

При аэрации с применением барботеров или эрлифта, образуются сравнительно большие воздушные пузыри, при этом массоперенос кислорода, осуществляемый преимущественно через стенки воздушных пузырей, менее интенсивен, а следовательно, и дыхание зерна происходит менее эффективно.

При использовании открытых моечных и замочных аппаратов аэрацию зерна в период водяной фазы замачивания и удаления диоксида углерода в период воздушной фазы замачивания осуществляют традиционным образом: воздух с помощью воздуходувки забирают из помещения и продувают через слой зерно-водяной смеси в аппарате, при чём отработанный воздух возвращается в то же помещение. При такой организации процесса необходимо осуществлять воздухообмен и поддерживать температуру на оптимальном уровне.

В современных солодовнях при использовании закрытых моечных и замочных аппаратов организацию воздушных потоков при замачивании зерна осуществляют иначе: воздух с помощью воздуходувки забирают из помещения, продувают через слой зерно-водяной смеси в аппарате, а отработанный воздух выбрасывается за пределы здания по воздуходуву, соединяющему крышку аппарата с атмосферой.

Во избежание переохлаждения или перегрева замоченного зерна при удалении диоксида углерода во время воздушной фазы замачивания в холодные, зимние или жаркие, летние времена года, атмосферный воздух, поступающий в замочные аппараты непосредственно с улицы, подвергают тепловой обработке - подогревают или охлаждают.

На практике встречаются и другие способы аэрации и удаления диоксида углерода в процессе замачивания ячменя.