Технология солода. Технология солода. Технологические расчеты по производству солод. Учебное пособие Для студентов вузов Кемерово 2005 2 удк 663. 4 (075) ббк 36. 87я7 К44 Рецензенты
 Скачать 4.46 Mb.
|
|
Полифенольные вещества - полигидроксифенолы с различной молекулярной массой. Содержат в своей структуре ароматические кольца с гидроксильной группой. Фенольные соединения, в ароматическом кольце которых имеется более одной гидроксильной группы, называются полифенолами. По химической структуре фенольные соединения можно разделить на 3 группы с одним, двумя ароматическими кольцами и полимерные соединения. Высокомолекулярные полифенолы способны осаждать белки. Их количество в ячмене составляет. Влияют на пенообразование, вкус, цвет и стабильность пива. Фенольные кислоты содержатся, в основном, в мякинной оболочке в свободном и связанном виде. Некоторые являются ингибиторами проращивания, частично выщелачиваются при замачивании. В ячмене, единственном из всех злаков, присутствуют антоцианогены - полифенолы с двумя ароматическими кольцами, которые при нагревании с соляной кислотой превращаются в антоцианидины - красящие вещества. Находятся в алейроновом слое, количество зависит от содержания гордеина: чем больше гордеина, тем больше антоцианогенов, т.к. гордеиновая фракция белка содержит в своем составе антоцианогены. В пиве полифенолы связаны с высокомолекулярными белками и могут вызывать помутнения. Важно знать не только общее количество полифенолов, но и их качественный состав. Растворимые низкомолекулярные полифенольные вещества не ухудшают стойкости пива, причиной же появления мути являются только полимеры. Минеральные вещества представлены, в основном, фосфатами калия, кальция и магния. Фосфаты необходимы для развития зародыша, размножения дрожжей, брожения, создания буферности сусла и пива. Силикаты содержатся в оболочке до 600 мг г, это отрицательно сказывается на коллоидной стойкости и вкусе пива. Из микроэлементов (10-11 мг г) содержатся цинк (важен для брожения, железо, марганец, хром, никель и др. Общее количество минеральных веществ 2,5-3,5 Витамины принимают участие в процессах проращивания ячменя, роста дрожжей, в построении некоторых ферментов. Содержатся в алейроновом слое и тканях зародыша. В ячмене содержатся следующие ферменты (мг г В 1 (тиамин) - 0,12-0,7; В 2 (рибофлавин) - 0,1-0,4; В 6 (пиридоксин) - 0,3-0,4; РР (никотиновая кислота) - 8-15; Н (биотин) - 0,006-0,012. При проращивании количество витамина В 2 увеличивается в 1,5 раза. Витамин Н является фактором роста дрожжей. Из жирорастворимых витаминов содержится витамин Е (токоферол). Ферменты регулируют процессы распада и синтеза, дают возможность зародышу строить новую ткань. В зерне ячменя из амилолитических ферментов содержится амилаза (в свободном и связанном состоянии амилаза в ячмене не присутствует и образуется только при проращивании. В небольшом количестве содержится фермент сахараза, катализирующий расщепление сахарозы до глюкозы и фруктозы. Из ферментов, катализирующих расщепление β-глю- кана, содержатся эндо- и экзо-β-глюканазы; целлобиаза и ламинарибиаза, которые расщепляют дисахариды целлобиозу и ламинарибиозу до глюкозы. Из ферментов, гидролизующих пентозаны, содержатся эндо- и экзоксиланазы, арабинозидаза, ксилобиаза. Из протеаз содержатся эндо- и экзопептидазы. Также присутствуют липазы, расщепляющие жиры, и фосфатазы, расщепляющие фосфорорганические соединения. Качество пивоваренного ячменя Качество пивоваренного ячменя оценивается по органолептическими фи- зико-химическим показателям в соответствии с требованиями ГОСТ Ячмень для пивоварения. (Согласно этому ГОСТу ячмень в зависимости от показателей качества делится на 2 класса). Цвет оболочки пивовареннонго ячменя должен быть ярко-желтый. Для 2-го класса допускается оболочка серовато-желтого цвета. Недозрелый ячмень имеет оболочку зеленоватого или темного цвета. Если зерно подмокло при уборке, то оболочка красноватого цвета. Запах - свежий, напоминающий запах ячменной соломы. При плохой всхожести и прорастаемости появляется затхлый запах. Физико-химические показатели качества пивоваренного ячменя приведены в таблице Таблица 3 Физико-химические показатели качества ячменя Наименование показателей Значения 1-й класс 2-й класс Влажность, %, не более Белок, %, не более Сорная примесь, %, не более, в том числе: вредная примесь 0,2 2,0 Зерновая примесь, %, не более Мелкие зерна, %, не более Крупность, %, не менее 60,0 Окончание табл. Способность прорастания, %, не менее (для зерна, поставляемого через 45 дней после уборки Жизнеспособность, %, не менее (для зерна, поставляемого раньше 45-ти дней после уборки Зараженность зерна вредителями Не допускается, кроме зараженности клещом не вышей степени шт./кг) Высокое содержание белка нежелательно. Повышение содержания белка на 1 % снижает экстрактивность солода в среднем на 0,7 %; степень растворения- на 0,3-0,5 %; число Кольбаха - на 0,4-2,0 %. При содержании белка менее % уменьшается количество азотистых веществ, необходимых для пенообра- зования и полноты вкуса. Крупность - однородность ячменя по величине - влияет на одновременное протекание процессов замачивания и проращивания. Прорастаемость характеризуется двумя показателями энергией и спо- особностью прорастания. Энергия прорастания - процентное содержание зерен, проросших за трое суток, а способность прорастания - процентное содержание зерен, проросших за пять суток. В ГОСТе указана лишь способность прорастания, но этих данных недостаточно для прогнозирования процесса солодоращения, т.к. важно знать разницу между показателями способность и энергия прорастания. Это значение должно быть не более 2 %, т.к. в противном случае это приводит к неравномерному растворению, недостаточному накоплению ферментов при проращивании, появлению плесени на непроросших зернах, что может стать причиной инфицирования остального зерна. Кроме показателей ГОСТа качество ячменя оценивается по комплексу дополнительных показателей, которые также важны для определения пригодности зерна для солодоращения и пивоварения. Натура - масса 1 дм 3 зерна, выраженная в граммах. Зависит от формы зерна, содержания крахмала, минеральных и органических примесей. Органические примеси снижают натуру. Крахмал обладает большой плотностью, поэтому натура зерен ячменя с повышенным содержанием крахмала увеличивается. Ячмень хорошего качества имеет натуру 660-750 г/дм 3 . Озимые и многорядные имеют натуру меньше. Абсолютная масса - масса 1000 зерен, выраженная в граммах. Находится в прямой зависимости от сорта ячменя и экстрактивности: чем выше абсолютная масса, тем больше зерна го сорта и экстрактивных веществ. Находится в пределах 37-48 г. Если масса 30-40 г, ячмень считается легким, 40-45 г - средними более 45 г - тяжелым (содержат больше крахмала и экстрактивных веществ. Мелкозерные ячмени с абсолютной массой менее 37 г считаются низкого качества. Водочувствительность - способность ячменя к увлажнению. Зависит от стадии зрелости зерна и погодных условий в период созревания. В зерне накапливается феруловая кислота, которая тормозит процессы проращивания. До 10 % - низкая степень увлажнения 10-25 % - небольшая 26-45 % - нормальная и более % - очень высокая (ячмень считается водочувствительным). Этот показатель необходимо учитывать, т.к. происходит неравномерный рост и образование большого количества проростков. С ростом водочувствительности продолжительность замачивания ограничивают. Пленчатость - процентное содержание цветочных пленок (мякинной оболочки. С увеличением пленчатости уменьшается содержание крахмала и экстрактивность. Толстая пленка содержит больше дубильных и горьких веществ. Для пивоваренного ячменя этот показатель должен быть в пределах 7-9 %, ноне более 10 Кислотность. Зрелый ячмень имеет слабокислую реакцию, которая обусловлена присутствием солей фосфорной кислоты и органических кислот (молочной, муравьиной. Когда зерно выходит из состояния покоя, действуют гидролитические ферменты, накапливаются продукты кислого характера, и кислотность повышается. Это один из признаков порчи зерна. Кислотность здорового ячменя составляет 1,8-2,5º, испорченного - до 7-8º. Экстрактивность - максимальное количество сухих веществ, способное перейти в раствор при затирании зависит от содержания крахмала, белка ими- неральных веществ. Экстрактивность ячменя хорошего качества 72-82 %. Разница между экстрактивностью и содержанием крахмала находится в пределах %. По отношению экстрактивности к содержанию белка (Е:Б) можно спрогнозировать способность ячменя к солодоращению. Если это отношение больше 8,2:1, то способность к солодоращению очень хорошая при отношении - хорошая при отношении (7,2-7,7):1 - удовлетворительная ниже - плохая. Для определения ожидаемой экстрактивности ячменя (Е я ) в зависимости от его свойств можно воспользоваться формулами (1) или (2). Е я = 96,0389 – 0,7076 * Б – 0,9775 * С, (1) где Б - содержание белка в ячмене, С - пленчатость ячменя, %. Е я = А – 0,83 * Б + 0,15 * где А - константа, зависит от сорта ячменя, находится в пределах 84,0-86,5 %; g - абсолютная масса, г 28 4. Микрофлора ячменя Зерно ячменя не является стерильным. На его поверхности находится большое количество микроорганизмов бактерии, вирусы, дрожжи, микроскопические грибы, которые приводят к порче зерна. Количество их зависит от влажности и температуры. До 99 % поверхностной микрофлоры представляют неспороносные палочки бактерий Pseudomonas herbicola. Они не разрушают тканей зерна, нов результате своей жизнедеятельности выделяют много тепла и могут привести к самосогреванию. Главная роль в порче зерна принадлежит грибам, которые хотя и составляют 1 % поверхностной микрофлоры, но наносят значительный вред. Микроскопические грибы, встречающиеся на зерне, условно подразделяют на полевые грибы и грибы хранения (плесневые грибы. Полевые грибы попадают на зерно в период вегетации, грибы хранения - вовремя уборки, транспортировки и хранения зерна. Заражение полевыми грибами может происходить как снаружи зерна (споры переносятся с дождем, ветром и т.д.), таки изнутри (инфекция попадает из почвы. К полевым грибам относят Alternaria, Fusarium, Helminthosporium, Cladosporium. При хранении большая часть этих грибов отмирает, так как для их развития необходима высокая влажность. Заражение грибами хранения (Penicillium, Aspergillus, Mucor, происходит при хранении сначала на поверхности зерна, но по мере развития споры проникают во внутренние ткани к зародышу. При хранении количество плесеней увеличивается, т.к. они могут развиваться при влажности ниже 12 Ячмень является хорошей питательной средой для микроорганизмов. Грибная микрофлора, развиваясь на поверхности зерна, приводит к изменению его цвета, появлению затхлого плесневелого запаха, гибели зародыша и снижению прорастаемости. Активный ферментативный комплекс микроорганизмов разрушает ткани зерна, снижается количество углеводов (количество крахмала может снизиться до 20-50 %), происходит глубокий распад белков с образованием аммиака, диоксида углерода, органических кислот, спиртов, накапливается кислотность. Образующийся аммиак тормозит развитие зародыша, это приводит к потере жизнеспособности зерна. В течение го месяца хранения количество белка может снизиться на 2 при развитии грибов Aspergillus и Fusarium. Наибольшую опасность представляют не количественные потери общего азота, а изменение свойств белков. Значительное повышение кислотности (в 2 и более раз) наблюдается при обсеменении ячменя грибами рода Aspergillus и При интенсивном развитии грибов в зерновой массе возможно накопление ядовитых продуктов их жизнедеятельности - микотоксинов, которые вредны для человека, угнетают дрожжи и тормозят брожение. Микотоксины очень устойчивы, при кипячении сусла с хмелем не разрушаются и переходят в пиво. При использовании ячменя, обсемененного микроорганизмами, изменяется не только качество солода, но и сусла, и пива. Грибы рода Aspergillus придают пиву подгоревший, мелассный привкус, Cladosporium - горький, Fusarium - винный, грубый. Кроме того, наличие грибов рода Fusarium приводит к повышению степени замачивания, снижению выхода экстракта и фонтанированию пива (эффект Гашинга - самопроизвольное вспенивание пива после вскрытия бутылки. Даже наличие 2 % зараженных зерен может вызвать такой эффект. Причиной этого явления являются вещества, вырабатываемые этим грибом при проращивании и переходящие в дальнейшем в готовое пиво. Это низкомолекулярные белки, нерастворимые в спирте, но растворимые вводе. Поэтому ячмень, зараженный грибами Fusarium (по внешнему виду - это зерна розоватового цвета, к переработке не допускается. Допускается хранение ячменя с максимальным суммарным содержанием плесеней хранения (Aspergillus ив наружной микрофлоре до 50 во внутренней - до 30 %. Если эти показатели выше (до 75 % в наружной и до % во внутренней, то такое зерно не подлежит хранению. Зерно непригодно для производства пива, если содержание плесеней хранения в наружной микрофлоре более 75 %, во внутренней более 50 %. Также нельзя использовать для пивоварения зерно ячменя, содержащее микотоксины, вырабатываемые плесе- нями хранения Aspergillus и Penicillium (афлатоксин) в количестве более 0,005 мг/кг, т.к. они являются ядовитыми. Контрольные вопросы. Какие основные сорта ячменя используются для производства солода ив каких районах они возделываются. Чем отличаются двухрядные и многорядные ячмени, какие предпочтительнее использовать для пивоварения. Охарактеризуйте крахмал ячменного зерна, его строение и основные свойства. Какова роль гемицеллюлоз и гумми-веществ в ячмене, их состав. Охарактеризуйте азотистые вещества ячменя и их роль в пивоварении. Какова технологическая роль полифенольных веществ ячменя. Какими соединениями в ячмене представлены жиры и жироподобные вещества. Какие группы ферментов находятся в непроросшем зерне. Какова роль минеральных веществ и витаминов в технологическом процессе производства солода и пива. Какие требования предъявляются к ячменю в соответствии с ГОСТом. Какие показатели качества, кроме указанных в ГОСТе, определяют пригодность ячменя для солодоращения? Как они влияют на технологические процессы замачивания и проращивания зерна. Какими микроорганизмами представлена микрофлора ячменя. Какое влияние оказывают плесени хранения на качество солода, сусла иго- тового пива. Как можно оценить пригодность ячменя к переработке по характеристике его микрофлоры 30 1.3. ХМЕЛЬ. Ботаническая характеристика хмеля. Химический состав хмеля. Послеуборочная обработка и хранение хмеля. Качественная оценка хмеля. Препараты на основе хмеля. Ботаническая характеристика хмеля Хмель - второе после ячменя основное и незаменимое сырье пивоваренного производства. Он содержит специфические вещества, которые придают пиву характерный горький вкуси своеобразный аромат. Сосредоточены эти вещества, в основном, в зернах лупулина. В настоящее время в пивоварении используется более 100 сортов отечественного и зарубежного хмеля. В России основными районами возделывания хмеля являются Татария и Чувашия. Крупнейшие зарубежные производители хмеля Германия, США, Китай, Чехия, Англия, Бельгия. Наиболее распространенные отечественные сорта Клон 18, Житомирский 5, Житомирский 8, Полес- ский, Сильный, Серебрянка, Урожайный и др. Из зарубежных сортов в отечественном пивоварении применяются Халлертауер «Бреверс Гольд», Халлертауер «Норсерн Бревер», Халлертауер «Магнум» (Германия, Кластер (США, Таргет (Бельгия), Жатецкий (Чехия) и др. По использованию в пивоварении все сорта можно разделить на 2 группы тонкие и грубые. Тонкие сорта содержат горьких веществ около 15 %, в том числе кислот от 3 до 5 %. Они используются для охмеления сусла. Это Клон 18, Житомирский 8. Грубые сорта содержат горьких веществ более 20 и кислот от 8 до 16 %. Используются для получения хмелевых препаратов. Это такие сорта, как Сильный, Урожайный. В зарубежной практике пивоварения все сорта хмеля делят на 3 группы: ароматические, горько-ароматические, горькие. Ароматические сорта отличаются приятным хмелевым ароматом, который обусловлен высоким содержанием ароматических составляющих (кариофиллен). Содержание кислоты в таких сортах 2,5-5,0 %, содержание когумулона менее 20 %. Это сорта Халлер- тауер «Шпальтер Селект», Перле (Германия. Горько-ароматические сорта содержат кислот 6-7 %, имеют повышенную горечь по сравнению с ароматическими сортами. Это сорта Халлертауер «Традицион», Халертауер «Бреверс Гольд (Германия. Первые две группы сортов используются для охмеления сусла. Горькие сорта - сорта сочень высоким содержанием кислоты (от 10 до 18 %). От хорошего горького сорта требуется также, чтобы содержание когумуло- на было не более 25 %. Этому отвечают немецкие сорта Халлертауер Маг- нум», Халлертауер «Наггет». Как правило, горькие сорта используются для получения хмелевых экстрактов 31 2. Химический состав хмеля Химический состав хмеля зависит от сорта, способа культивирования, почвенно-климатических условий выращивания и послеуборочной обработки. В среднем химический состав следующий, %: влажность 10-14; горькие вещества эфирные масла 0,2-1,7; полифенольные вещества 2-5; клетчатка 10- 16; азотистые вещества 15-24; безазотистые экстрактивные веществами- неральные вещества 7-10; сахара Для пивоварения наибольшее значение имеют горькие, полифенольные вещества и эфирные масла. Они придают пиву горьковатый вкус, специфический аромат и способствуют повышению пеностойкости. Горькие вещества называемые смолами) - основная и наиболее важная с технологической точки зрения составная часть хмеля. Хмелевые смолы классифицируются следующим образом (рис. Рис. 8. Классификация горьких веществ хмеля α-горькая кислота - гумулон, представленный гомологами адгумулоном, когумулоном, прегумулоном и постгумулоном - важнейший компонент, который определяет товарную ценность хмеля. Это слабая одноосновная кислота. Растворяется в кипящей воде, при этом образуется коллоидный раствор. С увеличением рН растворимость увеличивается. Является хорошим пенообразователем и обладает сильным антисептическим действием. Когумулон превращается в изомер легче других компонентов кислоты, поэтому сорта хмеля с большим содержанием когумулона имеют и большую горечь. Но этой фракции приписывают негативную роль в формировании горечи пива, поэтому считается, что оптимальное содержание когумулона должно быть менее 20-25 % от содержания α-кислот. При кипячении сусла с хмелем горькие кислоты изомеризуются, переходят в пиво и формируют его горечь. Β-горькая кислота - лупулон, представленный гомологами адлупулоном, колупулоном, прелупулоном и постлупулоном. Растворимость лупулона меньше, горечь и пенообразующая способность ниже, чем гумулонов. Антисептиче- Горькие вещества хмеля (хмелевые смолы) Мягкие смолы Твердые смолы- и смолы α- и горькие кислоты α- и мягкие смолы неспецифические мягкие смолы 32 ские свойства намного выше. При созревании хмеля часть этих кислот превращается в более мягкие кислоты. При кипячении сусла с хмелем лупулоны практически не преобразуются и полностью остаются в дробине- и мягкие смолы образуются на первой стадии окисления горьких кислот. Обладают большей растворимостью в сусле и пиве, чем соответствующие кислоты. Представляют собой вязкую массу красно-коричневого цвета с сильным горьким вкусом. Неспецифические мягкие смолы (резупоны) - это продукты разложения- и горькой кислот. Твердые смолы - продукты окисления мягких смол. смола горечью не обладает, смола имеет грубую горечь (враз меньше, чем кислоты, хорошо растворима в сусле и пиве. Ценности для пивоварения они не имеют. |