Кипячение сусла с хмелем сопровождается протеканием следующих процессов:
выпаривание воды с доведением массовой доли сухих веществ до определенной величины;
стерилизация сусла;
инактивация ферментов;
растворение и превращение компонентов хмеля;
образование и коагуляция конгломератов белковых и дубильных веществ;
повышение цветности сусла;
наращивание кислотности сусла;
образование редуцирующих веществ.
Первые три процесса относятся к физико-химическим, остальные являются химическими.
При кипячении сусла идет его упаривание до установленной концентрации. От интенсивности кипячения зависит образование взвесей горячего сусла. Мерой интенсивности кипячения является все количество испарившейся воды (степень испарения). Интенсивное испарение вызывает наращивание экстрактивности сусла, однако в условиях принятой технологии большее превышение концентрации приведет к ухудшению вкусовых характеристик готового пива (приданию ему суслового вкуса).
Положительное влияние стерилизации сусла связано с тем фактом, что с пылью из солода и ячменя в затор попадает значительное количество микроорганизмов, которые, не будучи уничтоженными, способны вызвать нарушение биологической чистоты главного брожения и дображивания, порчу готового пива. В процессе кипячения происходит ликвидация всех содержащихся в нем микроорганизмов, чему способствует слабокислая реакция и присутствие антисептических компонентов хмеля (горькие вещества, обладающие антимикробными свойствами). Уничтожение находящихся в сусле микроорганизмов и стойких спор бактерий происходит в течение 15 мин кипячения с хмелем.
В процессе кипячения сусла с хмелем идет инактивация сохранившихся в нем ферментов. Это делает невозможным протекание последующих неконтролируемых изменений. Прекращение гидролитических процессов в сусле необходимо ввиду жесткого регламентирования химического состава среды для пивных дрожжей на последующем этапе сбраживания, от которого зависят соответствующие сорту пива физико-химические и органолептические показатели. На процессы инактивирования ферментов влияют и свойства горьких веществ хмеля.
При получении пива прежде всего важны следующие компоненты хмеля:
хмелевые смолы или горькие вещества хмеля;
хмелевое масло;
дубильные вещества хмеля.
Хмелевые смолы или горькие вещества хмеля - важнейшие для приготовления пива хмелевые компоненты, придающие пиву горький вкус б -кислоты, - в холодном сусле практически не растворяются. В кипящем сусле структура б - кислот претерпевает изомеризацию. Изомеризованные соединения обладают значительно большей растворимостью, чем исходные б- кислоты. В среднем охмеленное сусло содержит в виде изомеризованных соединений треть из введенных в него с хмелем б - кислот.
Образование соединений белковых и дубильных веществ становится возможным за счет полного растворения в сусле последних. Дубильные вещества солода имеют большую активность, чем хмелевые. Поскольку дубильные вещества находятся частично в окисленной форме, а белковые имеют неодинаковую величину молекул, происходит образование различных соединений, отличающихся своим поведением.
Соединения протеинов и дубильных веществ, а также соединения окисленных дубильных веществ и белков при высокой температуре нерастворимы и выпадают в осадок при кипячении в виде взвесей горячего сусла. Взвеси представлены хлопьями, образующимися при кипячении. Комплексные соединения продуктов расщепления белка и дубильных веществ сохраняются в растворе при кипячении сусла и осаждаются только при его охлаждении в виде взвесей холодного сусла.
Увеличение цветности сусла обусловлено образованием меланоидинов и окислением дубильных веществ. Также оно связано с карамелизацией сахаров. Основными красящими компонентами сусла и пива являются такие соединения как флавоны, каротиноиды, ксантофиллины, флобафен. Горячее охмеленное сусло несколько темнее, чем приготовляемое из него пиво. Выбранная технология производства предполагает использование осветлителя сусла для регуляции цветности готового пива. При брожении происходит снижение цветности.
Нарастание кислотности сусла связано с кислой реакцией, даваемой меланоидинами, и в некоторой степени - с наличием хмеля. Величина рН при полном наборе в сусловарочном котле без подкисления затора составляет около 5,5 - 5,6, а рН горячего охмеленного сусла - около 5,4 - 5,5.
Редуктоны, образующиеся при кипячении сусла с хмелем, представляют собой соединения, способные связывать кислород сусла и, следовательно, оказывать восстанавливающее действие, а значит, эти вещества защищают сусло и пиво от окисления. К редуктонам относятся:
продукты превращения сахаров, имеющие карбонильные группы;
меланоидины;
белки с сульфгидрильными группами и продукты их расщепления.
Во время замачивания ячмень должен поглощать воду, снабжаться кислородом и очищаться.
Водопоглощение
Прежде всего вода проникает в область зародыша зерна, а затем через боковые оболочки - в зерно. Водопоглощение зависит от длительности замачивания, температуры, размеров зерна, сорта ячменя, а также особенностей года его уборки.
Длительность замачивания
Водопоглощение сначала идет быстро, замедляясь со временем.
Температура замачивания
Чем теплее вода для замачивания, тем быстрее она поглощается. Например, для достижения влажности в 42% требуется:
при 5°С - 100 ч;
при 10°С - 75 ч;
при 15°С - 50 ч.
Размеры зерна
Мелкие зерна поглощают воду значительно быстрее, чем крупные. Так, при 88-часовом замачивании ячменные зерна достигают следующей влажности.
Размеры зерна, мм |
Влажность, % |
2,9 |
43,7 |
2,8 |
43,3 |
2,7 |
43,6 |
2,6 |
43,7 |
2,5 |
43,7 |
2,4 |
44,7 |
2,3 |
45,6 |
2,2 |
48,9 |
2,1 |
47,8 |
2,0 |
49,0 |
Чтобы исключить неравномерный рост и с ним - снижение качества, полученный ячмень сортируют на I и II сорта + отходы.
Сорт ячменя и год уборки
Не меньшее влияние на водопоглощение ячменного зерна имеют сорт ячменя и год его уборки. Ячмень, собранный вдали от моря, набухает и прорастает быстрее, чем ячмень из приморских областей.
При анализе водопоглощения следует иметь в виду, что некоторые сорта ячменя более чувствительны к воде, чем другие.
Под водочувствительностью понимают явление, при котором энергия прорастания сильно уменьшается при превышении уровня влажности зерна, требуемого для прорастания. Водочувствительность зависит от свойств мякинной оболочки зерна и исчезает с появлением корешка зародыша (или при снятии оболочки зерна). Поэтому целесообразно подождать до начала проклевывания зерна при влажности 37-40%, а затем поднять влажность до значения, предусмотренного технологией.
Водопоглощение зависит не только от различных физических свойств ячменя (влажности, массы 1000 зерен, содержания белка), но и от ряда физиологических свойств. С возрастающей продолжительностью процесса замачивания эти физиологические свойства все сильнее влияют на характер водопоглощения.
Вода поступает в основном в зародыш зерна, то есть в его главную часть, и оттуда проникает внутрь зерна (в эндосперм). Далее в ходе замачивания, особенно в его второй и третьей фазе, заметны различия в распределении влаги, зависящие от сорта и условий окружающей среды. При этом видно, что высокое водопоглощение не равнозначно быстрому и равномерному увлажнению мучнистого тела, так как распределение поглощенной воды очень неравномерно.
Ферментативный гидролиз сложных веществ ячменя начинается при проращивании и завершается при затирании зернового сырья.
При искусственном проращивании ячменя в нём осуществляются те же биохимические процессы, что и при прорастании зерна в естественных условиях. Появление в зерне свободной влаги способствует улучшению проницаемости клеточных стенок, набуханию резервных веществ эндосперма и переходу их в состояние легко доступное действию ферментов.
В этом состоянии в зерне начинается ферментативный гидролиз высокомолекулярных веществ, входящих в состав стенок клеток и запасных веществ эндосперма (гемицеллюлоз, крахмала, белков, пектиновых веществ, жира и т.д.), которые, превращаясь в простейшие и растворимые соединения, приобретают способность к диффузии, что позволяет им в дальнейшем использоваться для питания зародыша.
На биосинтез ферментов и образование новых тканей в процессе проращивания расходуется энергия, которая высвобождается в процессе дыхания зерна, в ходе которого происходит окисление части углеводов и небольшого количества белков и жиров. В цитоплазме химическая энергия окисления трансформируется в другие формы и частично расходуется на обмен веществ, а остаток ее выделяется в виде теплоты в окружающую среду.
КАМНЕОТБОРНИК:
Основным назначением данного оборудования является очистка начального сырья, такого как зерно и культуры, являющиеся производными для изготовления крупы, от всевозможных посторонних примесей, таких как камни, стекла, металлические и иные вкрапления. Важно сделать эту очистку еще до того как сырье пойдет на дальнейшую обработку, поэтому камнеотборники являются столь необходимыми на производствах.
Нередко камнеотборники используются и на пивоваренных предприятиях, а так же на спиртовых заводах. Производительность данного оборудования является чрезвычайно высокой, если камнеотборник работает с мелким материалом мягкой структуры, то его производительность может достигать двадцати двух тонн переработанного сырья в час работы машины. Если перерабатываемое сырье является достаточно твердым, например, таким как пшеница или кукуруза, то производительность оборудования может достигать порядка семнадцати тонн в час.
УСТРОЙСТВО КАМНЕОТБОРНИКА И ПРИНЦИП РАБОТЫ
Принцип работы камнеотборника не является сложным технологическим процессом, однако само оборудование является продуктивным в достаточной степени. Сама работа данного устройства выглядит следующим образом. Сами семена поступают на поверхность камнеотборника, которая имеет сетчатый вид, далее они разделяются на потоки, которых, как правило, два. После этого семена начинают подвергаться колебанию, для того что бы взрыхлить и стрясти все семенную массу.
При этом в работу включается специальное устройство, которое в итоге примеси и другие тела инородного типа оставляют на дне деки, а сами зерновые культуры, «всплывают» на поверхность. К тому же в камнеотборниках часто работает такое дополнительное устройство, как сепаратор магнитного типа, который производит отделение металлических вкраплений от зерновых культур. Если разобрать работу камнеотборника в общем виде, то камни и другие, более тяжелые примеси просто выдаются вверх и выходят наружу, а зерновые культуры отсортировываются в другой бункер.
ОБОЕЧНАЯ МАШИНА:
Кроме песка и пыли обоечная машина для зерна удаляет повреждённые зерна, а также уменьшает общую бактериальную загрязненность. Помимо мукомольных предприятий данное оборудование широко используется на заводах по переработке других крупяных культур. Машина эффективно удаляет цветочные плёнки с ячменя, а также очищает от остей рис и овес.
Рассмотрим, как именно работает агрегат и какие элементы задействованы в процессе обработки семенного материала. Последовательность следующая:
внутри закрепленной неподвижно сетчатой станины находится бичевой барабан, который и является рабочим механизмом обоечной машины;
зерно, находящееся внутри барабана, подвергается воздействию центробежной силы, которая придавливает его к специальной сетчатой поверхности. Там зерна интенсивно трутся друг об друга и жесткое металлическое сито;
в процессе от зерна отделяются посторонние примеси, которые удаляются при помощи аспирационной установки;
концы бичей барабана имеют направленный по ходу вращения ротора изгиб и скругленную форму. Это делается для предотвращения повреждения зёрен при очистке;
посторонние примеси, отделяемые в процессе очистки зерна, отсасываются воздухом через специальные жалюзи и попадают в аспирационную камеру. При этом более тяжёлые фракции оседают на внутренней поверхности конуса. Там они копятся, пока их массы не будет достаточно для открытия грузового клапана. После этого осадок удаляется из машины. Легкие примеси сразу же уносятся потоком воздуха в общую аспирационную систему через аспирационно-осадочные приспособления.
По пространственному расположению ротора обоечные машины бывают:
горизонтальные;
вертикальные.
В зависимости от сорта зерна, есть возможность настроить скорость вращения барабана. Пшеница вязких сортов очищается при более высокой скорости ротора. А для обработки более хрупких сортов скорость уменьшается. Это делается для того, чтобы при очистке не повредились зерна.