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.
|
|
Гидролиз крахмала. Расщепление крахмала до глюкозы и мальтозы при проращивании должно протекать на низком уровне, чтобы снизить потери сухих веществ на дыхание. Но необходимо накопить максимальное количество ферментов, гидролизующих крахмал, чтобы при затирании обеспечить необходимую степень осахаривания. Гидролиз крахмала осуществляют, в основном, α- и амилазы. В результате гидролиза образуются декстрины, мальтоза, глюкоза. Большая часть образовавшейся глюкозы расходуется на дыхание и синтетические процессы. Оптимальные условия для действия амилазы рН 5,5-6,5; температура 70 С β- амилазы рН 3,5-5,0; температура 63 С. При проращивании гидролизуется от 10 до 20 % крахмала, остальной - изменяется структурно. Из образовавшихся сахаров 4,0-4,5 % расходуется на дыхание на построение корешков и 7-8 % остается в солоде, поэтому он имеет сладковатый вкус. Часть крахмала, которая расходуется на дыхание и построение корешков и ростков, характеризуется как потери на дыхание и ростки. Изменение фосфатов. Фосфаты ячменя на 50 % состоят из фитина (каль- ций-магниевая соль инозитфосфорной кислоты. Гидролиз его происходит под действием фермента фитазы, которая расщепляет фитин на спирт инозит и остатки фосфорной кислоты. Спирт инозит является стимулятором роста и необходим для роста и развития дрожжей. Оптимальные условия рН 5,2; температура С. К фосфатазам относится также нуклеитидаза. Она отщепляет остатки фосфорной кислоты от нуклеиновых кислот. Оптимальные условия рН За счет расщепления кислых фосфатов, белков и образования органических кислот (молочной, яблочной) значительно возрастает титруемая кислотность солода. Органические кислоты образуются как промежуточные продукты при окислении углеводов. При окислении серы аминокислоты цистеина образуется также некоторое количество серной кислоты. Еще одна причина повышения кислотности - образование оксикислот при дезаминировании аминокислот. Увеличение кислотности при проращивании положительно влияет на образование и действие ферментов Гидролиз липидов. При проращивании 0,2 % жира окисляется или сжигается, часть жира расщепляется ферментом липазой на глицерин и жирные кислоты липазной активности приходится на зародыши на алейроновый слой. В основном, при проращивании гидролизуется жир щитка, жир алейронового слоя полностью переходит в дробину. Оптимальные условия для действия липаз рН 6,8; температура 45-48 С. Образование диметилсульфида (ДМС). В процессе замачивания и проращивания образуется S-метилметионин, который является предшественником ДМС. ДМС - летучее соединение серы, которое придает пиву «травянистый» или овощной запах. S-метилметионин термически нестабилен и распадается при повышенных температурах. Количество образовавшегося предшественника прямо пропорционально степени замачивания и температуре. Большая часть S- метилметионина удаляется вместе с корешками. Факторы, влияющие на проращивание Основные факторы, влияющие на проращивание температура, влажность, соотношение кислорода и углекислого газа, длительность. Температура влияет на процессы роста, образование и активность ферментов. Различают холодное и теплое проращивание. Холодное проводится при температуре 12-16 С, при этом наблюдается слабый, но равномерный рост, замедленное образование и действие ферментов. Процессы роста протекают одновременно с цитолизом, наблюдается равномерное растворение, меньше образуется предшественника ДМС. Теплое проращивание проводится при температуре С. При этом усиливаются окислительные процессы, корешки и росток развиваются очень быстро, ноне одновременно с процессами растворения, наблюдается высокое потребление питательных веществ, прорастание неравномерное. Поддерживать температуру очень трудно, особенно при отсутствии искусственного охлаждения. Холодное проращивание предпочтительнее, но оно может применяться не всегда. При переработке высокобелковистых ячменей, выращенных в жарком сухом климате, необходимо на 3-5 сутки проращивания температуру повышать до 18-22 С для хорошего растворения и глубокого гидролиза белков. При получении темного солода температура проращивания составляет 20-23 С. Влажность для равномерного проращивания необходима 38-40 %, при такой же влажности образуется незначительное количество S-метилметионина, но такая влажность недостаточна для накопления необходимого количества ферментов и полного растворения, для этих процессов влажность должна быть- 44-46 %, в некоторых случаях до 50 %. Такую влажность необходимо поддерживать в течение всего процесса. Это достигается продуванием кондиционированного воздуха. Соотношение О 2 :СО 2 в первые дни проращивания должно быть в пользу кислорода, те. больше 1. Кислород подводят в больших количествах, т.к. при этих условиях образуются ферменты. В этот период СО 2 приводит к снижению жизненной активности зародыша. На стадии растворения (вторая половина проращивания) содержание СО 2 может достигать 4-8 %. Это позволяет притормозить быстрый рост зародыша и снизить потери сухих веществ. Повышенное количество СО 2 дает солода, обедненные ферментами, но они из-за угнетения процессов роста содержат больше низкомолекулярных веществ. Продолжительность проращивания зависит от типа получаемого солода, режимов проращивания. Для светлого солода - 7 суток, при совмещении режимов замачивания, проращивания и сушки водном аппарате - 5-6 суток, при получении темного солода - 8-9 суток. Низкая влажность, температура и насыщенность СО 2 увеличивают продолжительность проращивания, а высокая влажность и рассчитанные для нее температура и достаточный доступ кислорода это время сокращают. Практика проращивания Проращивание протекает в помещении, которое называется солодовней. Солодовни бывают токовые и пневматические. Токовое солодоращение - старый способ, поэтому новые токовые соло- довни не строят, а старые переоборудуют в ящичные. Ток - цементная площадка для проращивания зерна. На нее укладывается зерно в виде гряды высотой см. В процессе проращивания 2-3 раза в сутки его перелопачивают вручную для удаления СО 2 и понижения температуры. К концу проращивания высота слоя - 12-13 см. Нагретый воздух удаляется через люки в потолке. Для регулирования воздухообмена имеется приточная и вытяжная вентиляция. Главные недостатки такой солодовни: зависимость от внешней температуры, высокая потребность в помещениях (на 1 т ячменя необходимо 30 м 2 площади), трудоемкость механизации, применение ручного труда (за рубежом используют ворошители, изготовленные по принципу плуга). Пневматическое солодоращение - ращение в высоком слое (0,6-2,5 м) при охлаждении проращиваемого материала кондиционированным воздухом, т.е. увлажненным воздухом определенной температуры. Постоянное и достаточное увлажнение гряды без снижения влажности проращиваемого зерна - основная и самая трудная задача пневматического солодоращения, т.к. придыхании выделяется большое количество энергии, которая остается в виде тепла в слое зерна и приводит к уменьшению влажности (за счет гигроскопичности зерновой массы. При продувании кондиционированным воздухом зерно охлаждается, удаляется диоксид углерода, происходит насыщение кислородом. Температура воздуха должна быть на 2-3 С ниже температуры в слое зерна иначе возможно подсыхание, а относительная влажность - 98-100 %. Подготовка холодного влажного воздуха проводится в камерах кондиционирования (охлаждение и увлажнение - за счет распыления холодной воды в потоке воздуха, подогрев - в калориферах, путем смешивания с отработанным более теплым воздухом. Воздух может подаваться снизу вверх или сверху вниз, более рациональный способ - снизу вверх, т.к. верхние слои теплее тепло отводится из этих слоев и не происходит уплотнение солода 77 Существует периодическое, непрерывное и комбинированное продувание воздухом. Периодическое продувание вентилятор работает ограниченное время только при повышении температуры до определенного предела и до тех пор, пока солод не охладится до температуры поступающего воздуха. Непрерывное продувание: через слой зерна непрерывно пропускается слабый поток воздуха. Комбинированное: в период максимального выделения тепла непрерывное продувание, а к концу проращивания - периодическое. Пневматические солодовни бывают ящичные, барабанные, шахтные, башенные, туннельные, ленточные. Ящичные солодовни. Традиционная ящичная солодовня состоит из прямоугольных ящиков (рис. 24). Ящики строятся спаренными, между парой оставляют проход 1 м для обслуживания. Вместимость от 5 дот. Размеры ящика: длина 10-50 м, ширина 3-5 м. Узкие и длинные ящики нежелательны, т.к. трудно вентилировать и снабжать кондиционированным воздухом удаленные зоны. Широкие и короткие также неже- лательны, т.к. затрудняется распределение воздуха по ширине и удорожается ворошение. Отношение ширины ящика к длине должно быть 1:4-1:8. Количество таких ящиков должно быть равно числу дней ращения, чтобы равномерно загрузить оборудование солодовни. Стенки ящика должны быть плоскими и гладкими, чтобы не было поломки ростков. Толщина стенок 0,15-0,2 м. На верхней части боковых стенок устанавливают рельсы для передвижения ворошителя. В таких солодовнях применяется шнековый ворошитель (1). Ворошение проводится впервые дня проращивания раза в сутки, в последующие - 1 раз. Вовремя ворошения вентилирование не проводят. Рис. 24. Солодорастительный ящик - шнековый ворошитель; 2 - сито Поверхность, на которой располагается проращиваемый материал, называется ситом (2), оно имеет плоские отверстиях мм. Высота подситового пространствам для стационарных сити м для съемных сит для удобства обслуживания. Оно служит для подачи кондиционированного воздуха. После каждого опорожнения ящика проводят тщательную механическую очистку сит. Лучший способ - промывка водой под давлением с добавлением 2 го раствора хлорной извести. Для быстрого стока воды дно ящика имеет уклон. Высота слоя замоченного ячменям, к концу проращивания высота свеже- проросшего солода составляет 0,7-2,5 м, это следует учитывать при проектировании ящиков. Выгрузка свежепроросшего солода производится шнековым ворошите- лем. Существует несколько способов разгрузки. й способ одна из стенок ящика (по ширине) - разгрузочная - отодвигается и ворошитель сдвигает све- жепроросший солод на конвейер. й способ ворошитель имеет подвижную разгрузочную стенку (узкий металлический короб со шнеком внутри. й способ- использование разгрузочной машины (каретка с опрокидывающимся скребком, которая перемещается вдоль ящиков на передвижной платформе. Режим работы ящичной солодовни: е сутки температура 12-14 Се сутки Си сутки - 15-16 Се сутки - 16-17 Се сутки - 16-15 Се сутки - 15-14 С. Солодовни типа передвижная грядка. Это разновидность ящичной солодовни (рис. 25). Представляют собой длинный ящик, подситовое пространство его (5) разделено бетонными или кирпичными перегородками на 8 (при перемещении зерна 1 разв сутки) или 16 (при перемещении 2 раза) секций. В эти секции из камеры кондиционирования (2) поступает увлажненный и охлажденный воздух. Проращиваемое зерно перебрасывается ковшовым ворошите- лем (6) от места загрузки из замочных аппаратов к месту выгрузки. Выгрузка производится в бункер (3), затем при помощи транспортера (4) свежепророс- ший солод подается на сушку. Эти аппараты обеспечивают ежесуточную выгрузку свежепроросшего солода, поэтому в солодовне может находиться только один такой солодорастильный ящик. Для повышения производительности устанавливают несколько аппаратов, т.к. один ворошитель может обслуживать поочередно 3-4 аппарата. Перемещается он от одного аппарата к другому при помощи передвижной тележки. Рис. 25. Схема солодовни передвижная грядка - вентилятор 2 - камера кондиционирования 3 - бункер свежепроросшего солода - транспортер 5 - подситовое пространство 6 - ковшовый ворошитель Солодовня по типу все ящике (статическая солодовня). Суть способа заключается в том, что процессы замачивания, проращивания, а иногда и сушки протекают водном ящике. Ящики находятся в отдельных помещениях. Каждый ящик имеет индивидуальную камеру кондиционирования и установку для нагревания воздуха. Конструкция напоминает устройство традиционного ящика, но сечение воздуховодов, по которым поступает в подситовое пространство воздух, больше, т.к. расход воздуха на сушку враз больше, чем кондиционированного. Аппаратурно-технологическая схема получения солода приведена на рис. Рис. 26. Схема производства солода в статической солодовне: 1 - кондиционер 2, 8 - вентиляторы 3 - моечный аппарат 4 - солодорастительный аппарат 5 - нория 6 - бункер 7 - росткоотбойная машина 9 - теплогенератор; 10 - транспортер Очищенный ячмень моется в моечном аппарате (3) 6-8 час, дезинфицируется КМnО 4 , передается в солодорастильный аппарат (4), где происходят остальные операции. Замачивание - воздушно-оросительное. Орошение осуществляется при помощи форсунок, они могут быть стационарными или подвижными (закреплены на ворошителе, к которому подводится вода. Температура замачивания 12-14 С, продолжительность 42 часа до влажности 44 %. Затем подачу воды прекращают, и наступает период ращения. Зерно продувается кондиционированным воздухом каждый час помин. Первое ворошение проводят после выравнивания слоя ячменя, затем через 10-12 час. Ворошитель - шнековый. Продолжительность проращивания суток. Температурный режиме сутки - 12-14 Се сутки - 15- 16 Си сутки - 16-18 Се сутки - 18-20 С. Для сушки используется либо тот же аппарат, либо отдельный, специально предназначенный для сушки. Преимущества способа расход воды снижается враз, сокращаются производственные площади, ускоряется технологический процесс, исключается перемещение свежепроросшего солода и его повреждение. Основная проблема таких установок большая разница температур при проращивании и сушке, это приводит к большим напряжениям конструкции зданий. К такой установке используют только поворотные решетки с удельной нагрузкой до 600 кг/м 2 80 Солодорастильные аппараты типа перегружаемый ящик. В этих аппаратах производится ежедневное последовательное перемещение проращиваемого солода из одного аппарата в другой. Аппараты могут быть прямоугольного или квадратного сечения. Они примыкают один к другому и располагаются в один ряд. К последнему солодорастильному аппарату примыкает горизонтальная одноярусная сушилка. Между последним аппаратом и сушилкой имеется стенка, она открывается при перегрузке солода в сушилку, что позволяет обеспечить автономную работу сушилки и солодорастильного аппарата. По конструкции такие аппараты похожи на традиционный солодорастиль- ный ящик, но ситчатые днища ящиков могут подниматься с помощью специальных механизмов. Все аппараты обслуживает один скребковый ворошитель, он же перегружает зерно из одного аппарата в другой. Днище выгружаемого аппарата поднимается, и солод при помощи ворошителя через разделительную стенку перегружается в соседний аппарат, таким образом, происходит перемешивание солода. Так же происходит загрузка в сушилку. Перегрузку производят аналогично солодовне передвижная грядка от последнего аппарата к первому, затем первый загружают замоченным ячменем. При ворошении солод увлажняется водой с помощью оросителя. Солодорастильные аппараты круглого сечения. Аппараты такого типа бывают с вращающимся ситчатым дном и с неподвижным ситчатым дном (рис. Вместимость одного аппарата 400-700 т, диаметр до 45-ти мВ аппаратах с вращающимся ситом дно устанавливают на роликах с уплотнениями вдоль стенок. При этом если ростки отбиваются, то они попадают водно и тоже место под ворошителем. В настоящее время используют оба вида аппаратов. Чаще всего их располагают друг над другом в виде солодовни башенного типа, но также размещают и на одном уровне. Рис. 27. Солодорастительный аппарат круглого сечения - ситчатое дно 2 - опора 3 - увлажнитель воздуха 4 - охладитель 5 - вентилятор, 7, 10 - заслонки на входе свежего рециркулируемого воздуха и на выходе отработанного - перекидной клапан 9 - шнековый ворошитель; 11 - шнек 12 - поворотный бункер 81 Ситчатое дно (1) имеет кольцевую форму, в центре него находится поворотный бункер диаметром 2 м (12), через который производится выгрузка све- жепроросшего солода из аппарата или перемещение из одного аппарата в другой. Ситчатое дно опирается на опоры (2). Высота подситового пространства около 2 м. Ворошитель шнековый карусельного типа (9) вращается вокруг центральной оси в разных направлениях. Кроме ворошения, он может производить загрузку и выгрузку зерна, увлажнение в процессе проращивания (для этого установлены распылительные форсунки. Ворошитель может подниматься при помощи шнека (11). Скорость шнеков такого ворошителя неодинаковая и возрастает от центра к периферии, для равномерного ворошения устанавливают также разную частоту вращения шнеков (от 2,8 домин. Загрузку замоченного зерна производят послойно через перекидной клапан (8) и распределяют шнеком. После загрузки первого слоя шнек поднимается, и происходит также загрузка следующего слоя. При разгрузке свежепроросшего солода стенка разгрузочного люка бункера (12) отодвигается внутрь и горизонтальный шнек, который находится в верхнем положении, перемещает солод от периферии к разгрузочному люку. Разгрузка проводится также слоями. Одной из проблем таких аппаратов является неравномерность распределения кондиционированного воздуха, вблизи стенок образуются застойные зоны, куда поступает воздух, обедненный влагой (92-93 %). Для ликвидации этого в подситовом пространстве устанавливают экраны, которые рассекают воздушный потоки направляют его не только к центру аппарата, но и вдоль стенок. Для мойки ситчатого дна и стенок аппарата в нижней части ворошителя находятся моющие устройства, а вдоль стенки на вертикальной трубе - форсунки, которые разбрызгивают моющие растворы под давлением 8-10 МПа. При вращении ворошителя достигается хороший эффект мойки. Солодоращение в барабанах. Барабанные аппараты для проращивания представляют собой цилиндрический корпус на двух опорных роликах. Проращиваемое зерно продувается кондиционированным воздухом, ворошители отсутствуют, перемешивание осуществляется за счет вращения барабана, поэтому не происходит повреждения зерен. Барабаны бывают открытые и закрытые. Преимущество закрытых барабанов - изоляция от внешних условий. Недостаток открытых барабанов - выход отработанного воздуха, насыщенного парами воды, в помещение солодовни. Закрытые барабаны бывают с плоским ситом и с ситчатыми трубами. Загрузка производится через люки. Высота слоя вначале проращивания 0,6-0,8 м, к концу - догом. Режим проращивания такой же, как в ящичных солодовнях. |