Производство солода (качество сортов пивоваренного ячменя, виды солода, технология его производства и оценка качества готового продукта).

Ячмень — наиболее используемый злак для пивоварения благодаря таким особенностям, как агрономическая пластичность растений, благоприятный химический состав зерна и его строение. Пластичность ячменя дает возможность солодовщику манипулировать режимами на всех стадиях солодоращения и получать широкий ассортимент солодов и марок пива. Стойкости ячменя способствует укрытие зародыша зерна цветковой оболочкой (пленкой), которая, кроме того, служит естественным фильтром при отцеживании сусла. Ферменты ячменя многочисленны и разнообразны: список ферментов, участвующих в процессе растворения зерна и превращения его в солод, превышает 100 наименований. Кроме широко изученных ферментов, гидролизующих углеводы, белки, другие запасные питательные вещества зерна злаков, учеными выявлены новые группы энзимов, очень важных именно для пивоваренного ячменя. Для пивоварения пригодно далеко не всякое зерно ячменя, кроме благоприятных условий выращивания на пивоваренные качества влияют сортовые, наследственные особенности. В Государственном реестре селекционных достижений, допущенных к использованию на 1998 г., зарегистрировано 111 сортов ярового ячменя, из которых в список пивоваренных сортов включен только 31. Озимые сорта в список пивоваренных в нашей стране не включают, поскольку они, как правило, имеют мелкое и недостаточно выравненное по размеру зерно. Требование о том, чтобы на пивоваренные цели использовали только те сорта ячменя, которые включены в утвержденный список, закреплено в Государственном стандарте на пивоваренный ячмень. Основное химическое вещество ячменного зерна, из которого получают экстракт (главная составная часть пива), — крахмал, в меньшей степени — белок; уровень содержания крахмала в зерне тем выше, чем меньше оно содержит белка. В действующем Государственном стандарте на пивоваренный ячмень ограничивается количество белка в заготовляемом зерне — 12 %, что соответствует примерно 60...62%-му содержанию крахмала. Для солодоращения требуется крупный и выравненный по размеру ячмень. Эти показатели определяются просеиванием зерна через металлические сита с отверстиями шириной 2, 5 мм и длиной 20 мм. Крупность — это количество зерна, полученного сходом с такого сита, в процентах ко всей массе зерна. Крупное зерно содержит больше питательных веществ, определяющих плотность пива, и меньше оболочек, равномернее замачивается, лучше растворяется в конце соложения, кроме того, меньше греется при прорастании, что уменьшает потери на рост. Стойкий сортовой признак — форма зерна. Для пивоваренного ячменя более предпочтительна эллиптическая или овальная форма зерна, способствующая равномерному распределению в нем запасных питательных веществ и более полному их растворению при солодоращении, что отражено в требованиях стандарта. Хотя в культуре встречается ячмень с различным цветом внешних оболочек, для пивоварения в ГОСТе предусмотрена возможность использования зерна со светло-желтой или желтой окраской, поскольку крася­щие вещества оболочек часто придают пиву горечь, а, кроме того, у светлоокрашенного зерна легче выявлять дефекты, связанные с из­менением цвета, вызванные неблагоприятными условиями уборки. Из внешних признаков легко и быстро без специальных прибо­ров можно определить также запах зерна, связанный с его свежестью, засоренность посторонними примесями и зараженность вре­дителями. Ряд химико-технологических показателей у пивоваренного ячменя не включены в стандарт из-за сложности их определения и отсутствия экспрессных методов анализа. Они могут быть выявлены только в специализированных лабораториях, имеющих необходимые приборы и владеющих методами оценки. Лучшие пивоваренные сорта ячменя способны обеспечивать выход 80...81 % экстрактивных веществ. Производственная партия пивоваренного ячменя должна иметь экстрактивность не ниже 78 %, иначе ее переработка нерентабельна. Зерно пивоваренного ячменя должно иметь не более 9 % внешних пленок (цветковых оболочек), так как увеличение их доли сверх этого значения снижает экстрактивность и часто ухудшает вкус пива. Процесс превращения ячменного зерна в пивоваренный солод называют солодоращением. Сущность этого процесса состоит в том, что зерно проращивают до определенной стадии, а затем прорастание прерывают быстрым высушиванием. Практический смысл процесса соложения заключается в том, что в прорастающем зерне начинаются активизация или продуцирование ферментов, вызывающих гидролиз запасных питательных веществ, переход последних в растворимое состояние. Процесс соложения состоит из ряда этапов.

Замачивание. Зерно начинает прорастать только при определенном содержании в нем влаги. В нормально хранящемся зерне содержится не менее 8... 10 % конституционной влаги, которая необходима для обеспечения жизнеспособности зародыша. Чтобы зерно начало прорастать, содержание влаги должно повыситься до 30...50 %. Наиболее активное и равномерное прорастание ячменя обеспечивается при влажности 43...44 %. Степень увлажнения зерна в пиво­варенном производстве называют градусом замочки, а искусствен­ное насыщение зерна для придания ему нужного градуса замочки — замачиванием (I этап соложения). Поскольку мелкое зерно впитывает влагу быстрее, чем крупное, перед замачиванием ячмень сортируют по размеру, чтобы набухание было равномерным. Важная подготовительная операция перед замачиванием — очистка ячменя от посторонних примесей, мелких, невыполненных, расколотых зерен, а также мойка его водой или дезинфицирующим раствором. Очищенное и отсортированное зерно замачивают в специальных воронкообразных чанах, в которые подаются проточная холодная вода и воздух для аэрации. Наряду с воронкообразными выпускают и более современные цилиндрические аппараты с плоским пнищем. Слой зерна при замачивании около 3 м. Загружают и выгружают зерно, а также перемешивают его в воде с помощью специальных лопастных приспособлений. При соблюдении правил зама­чивания объем зерна увеличивается на 10... 15 %. Замачивание ведут при низкой температуре (10... 16 °С), так как чем выше температура воды для замачивания, тем быстрее зерно насыщается водой, но при этом возрастает опасность активизации микробиологических процессов, развития патогенных микроорганизмов. Время замачивания зависит от сортовых особенностей ячменя, погодных условий его выращивания, особенно во время уборки, способов сушки зерна и замачивания. Хорошо вызревшему зерну ячменя пивоваренных сортов с нормативной прорастаемостью для замачивания бывает достаточно в среднем 48 ч, но бывает и больше, реже меньше. При благоприятных условиях замачивания уже в замочном чане начинается оживание (наклевывание) зародыша, для дыхания ко­торого необходима регулярная подача кислорода. Чтобы снизить расход кислорода на дыхание микроорганизмов, постоянно живу­щих на поверхности зерна, применяют щелочные добавки к замоч­ной воде. Погружение зерна в воду чередуют с воздушными паузами (50...80 % общего времени замачивания), необходимыми для того, чтобы зерно не задохнулось, спуская воду через нижний патрубок замочного чана. Такой способ замачивания называют воздушно-водяным. При замачивании, кроме насыщения зерна водой, достигают и Других целей: удаления сплава — легких, неполноценных зерен, отмывания зерна от пыли.

Ращение солода. По достижении зерном градуса замочки его соложение продолжают в растильном отделении солодовни (II этап соложения). Задача проращивания ячменя — получение богатого ферментами солода при хорошем растворении зерна и минимальной потере крахмала. Этими требованиями определяются тип растильни и режим проращивания зерна. Растильни бывают двух основных типов — токовые и пневматические. Для поддержания нужной температуры в помещении растильни высота его должна составлять 3, 5 м с углублением в землю на 1 м. Для лучшего стока воды ток должен иметь уклон около 2°. Водоотводящие каналы бетонируют и оборудуют гидравлическими затворами. В здании солодовни должна быть естествен­ная вентиляция и не должно быть сквозняков. Слой намоченного зерна регулярно перемешивают для удаления выделившегося угле­кислого газа и выравнивания температуры, а также распределения в зерне излишка воды. Растворением называют разрыхление мучнистого эндосперма зерна под влиянием совместного действия различных ферментов. Растворение у темных солодов должно быть полнее, чем у светлых. Схватывание или сцепление зерен корешками с образованием комьев, или «кирпичей», свидетельствует об активном ходе роста зеленого солода. Зерно превращается в зеленый солод, которого получают около 135 кг из 100 кг ячменя. Находящиеся в эндосперме запасные питательные вещества, главным образом крахмал и белок, переходят под воздействием ферментов в растворимое состояние. При проращивании зерно увеличивается в объеме, цветковая пленка становится прозрачной. К концу проращивания длина корешков должна составлять 1, 0...1, 5 длины зерна. Росток не должен выходить за пределы зерна, в противном случае появляются так на­зываемые «гусары», увеличивающие потери соложения. При нормальном солодоращении по длине ростка и ее равномерности можно судить о продвижении растворения по длине зерна. При этом эндосперм зеленого солода должен легко и полностью растираться между пальцами в мучнистую массу. Для лучшего управления условиями прорастания зерна применя­ют механизированное пневматическое солодоращение. Его принцип основан на продувании специальными аппаратами через слой прорастающего зерна увлажненного воздуха определенной температуры. Ворошат зерно механизированными ворошителями-шнеками. В конце ращения солод утрачивает свежий огуречный запах, а после сушки приобретает своеобразный солодовый запах и сладковатый вкус. Потери сухого вещества к концу ращения должны составлять 8... 10 % исходной массы, если они больше, то следует найти и устранить причину этого явления. Продолжительность проращивания в автоматизированных со­лодовнях зависит от типа изготовляемого солода, сорта ячменя, условий возделывания и других факторов. Оптимальным периодом ращения считают 7 сут. При совмещении в одном аппарате процессов замачивания, проращивания и сушки период собственно проращивания можно сократить до 5...6 сут. На некоторых предприятиях технологический цикл проращивания зерна сокращают, обрабатывая его разными ростовыми веществами, например гиббереллином, или механическим способом — шелушением, или снятием с ячменя верхних цветковых пленок.

Сушка зеленого солода. Сушат солод для удаления влаги и придания ему стойкости при хранении, устранения вкуса зеленого солода и придания готовому солоду специфических аромата и окраски, появляющихся в результате возникновения меланоидинов — темноокрашенных веществ, образующихся при реакции углеводов с азотсодержащими веществами. Кроме того, сушка облегчает удаление ростков и придает солоду хрупкость, необходимую для дробления.

В первой стадии сушки (10... 15 ч) продолжается ферментативный гидролиз, аналогичный этому процессу при проращивании. Активизации ферментов, а впоследствии, наоборот, их торможения достигают регулированием температурного режима сушки. Чтобы прервать процесс дальнейшего роста зерна и растворения питательных веществ, так называемый зеленый солод подвергают контролируемой сушке в специальных сушильных аппаратах (III этап соложения). Зеленый солод высушивают до содержания влаги 4...6 %, при котором его закладывают на отлежку и хранение. Тип готового солода зависит от техники сушки — температуры и скоро­сти процесса. В процессе сушки кроме консервации зеленого соло­да достигают образования ароматических и красящих веществ в за­висимости от изготовляемой из него марки пива. Различают темные и светлые солоды. При получении темного солода конечная темпе­ратура выше, чем при сушке светлого, однако она не должна превы­шать 105 °С. Процесс сушки состоит из двух стадий — обезвоживания и на­гревания сухого солода. Именно во II стадии (по достижении соло­дом 70 °С) начинается инактивация ферментов. Продолжительность процесса в сушилке непрерывного действия— 10..12 ч, но общая производительность несколько ниже, чем у сушилки периодического действия из-за сложности загрузки и выгрузки. Продолжительность сушки светлого солода — 16...24 ч, а темного — 48 ч. Самая высокая температура в зависимости от типа солода поддерживается в течение 2...4 ч. Светлый солод отсушивают 3...5 ч при температуре 80 °С с повышением ее затем до 90... 100 °С. Темный солод на верхней решетке сушат в две фазы: первая фаза длится первые 14 ч, в это время продолжается деятельность ферментов и растворение углеводов и белков, влажность снижается с 45 до 20 %, температура агента сушки не должна повышаться выше 40 " С. Вторая фаза длится 10 ч при температуре 65 °С, которая наиболее благоприятна для образования Сахаров. Сушка на нижней решетке складывается из трех стадий, в тече­ние которых влажность постепенно снижается до 8... 10 %, затем 5 % при медленном повышении температуры до 75 °С. Повышение тем­пературы воздуха до 95... 105 °С в третьей стадии сушки приводит к снижению влажности до 1, 5...2, 5 %. Особую технологию сушки применяют для получения карамель­ного и жженого солодов, используемых для изготовления особых темных сортов пива. Немедленно после окончания сушки солод освобождают от ростков с помощью росткоотбивной машины. Эту операцию нельзя откладывать, так как иначе ростки наберут влагу и потеряют хруп­кость, а процесс «отбивки» будет затруднен. Наличие в солоде ростков придает пиву горечь, неприятный привкус. Свежевысушенный солод непригоден для выработки пива. Он плохо фильтруется, дает мутное сусло, хуже осахаривается, чем выдержанный солод, и все это отрицательно сказывается на качестве пива. Солод перед переработкой отлеживается 3...4 недели. При хранении влажность солода повышается до 5...6 %, но не более. Солод хранят в закромах и силосах, последнее более рационально. Главное условие правильного хранения — защита солода от увлажнения. Слой солода в закроме — 3...4 м, а в силосах его высота достигает 20 м и более. Для ослабления ферментативной активнос­ти и предотвращения самосогревания готового солода его перед по­мещением в хранилище охлаждают на воздухе до 20 °С. Хранят солод так, чтобы не смешивались произвольно партии с различным качеством: по цветности, экстрактивности, осахарива-ющей способности и другим показателям. Перед подачей для производства пива сухой солод пропускают через полировочные машины, в результате чего окончательно отти­раются ростки, с поверхности солода удаляется пыль — он становится блестящим, полированным.

Готовый солод характеризуется определенными показателями — химическими, механическими, технологическими. Опытный пивовар безошибочно оценивает общее качество солода уже по его внешнему виду. Светлый и темный солод должен представлять собой однородную массу, без плесневелых и других дефектных зерен. Цвет от светло-желтого до желтого, без зеленоватых и темных зерен, обусловленных наличием плесени. Запах соло­довый. Не допускается кислый, плесневый и другие запахи. Вкус сладковатый, без посторонних привкусов. Светлый солод делят на три класса качества: высокого, первого и второго. Темный солод на классы не делят. Карамельный и жженый солод бывает первого или второго класса.

Основные требования к светлому и темному солоду для разных классов следующие. Солодовое зерно стандартного качества имеет форму и размеры исходного ячменя. Мелкие солодовые зерна выделяют, как и у исходного ячменя, просеивая через сито с отверстиями 2, 2 х 20 мм, и выражают проход через это сито в процентах к взятой навеске. Норма для класса высокого качества светлого солода не более 3 %, для первого и второго классов соответственно 5 и 8 %, для темного солода 8 %. Хорошо растворенный солод имеет мучнистую структуру, количество мучнистых зерен для указанных выше классов должно быть не менее 85; 80; 80 и 90 %. Очень важный технологический показатель — массовая доля экстракта — в сухом веществе солода тон­кого помола по классам составляет 79; 78; 76 и 74 %. В условиях про­изводства не меньшее значение придают такому показателю, как разница массовых долей экстракта в сухом веществе солода тонкого и грубого помолов, характеризующая полноту растворения ячменя. Норма для классов светлого солода составляет, %: для высокого ка­чества — не более 1, 4; первого класса — 1, 6...2, 5; второго класса — не более 4, 0 и не нормируется для темного. Содержание белка в светлом солоде должно быть не более 11, 5...12, 0 % и не нормируется в темном. В солоде высокого класса более показательно отношение массовой доли растворимого белка к общему белку в сухом веществе солода (число Кольбаха). Этот по­казатель характеризует степень протеолитического растворения и нормируется в солоде высокого класса — 39...41 %. В светлом соло­де нормативная продолжительность осахаривания сусла составляет 15, 20 и 25 мин. Для темного солода этот показатель не регламентирован. Степень растворения и правильность сушки солода регла­ментируют нормы «цветности» лабораторного сусла. Это показатель, позволяющий сравнить цвет сусла с цветом раствора йода в воде определенной концентрации. Определяют его с помощью прибора — компаратора и выражают в см3. В стандарте нормированы кислотность сусла и его прозрачность. Карамельный и жженый солод отличаются более темным цветом поверхности и срезов зерен, более интенсивным ароматом, сладко­ватым или кофейным ароматом и вкусом, без пригорелых и горьких привкусов. Технологические показатели у темного солода допуска­ются несколько ниже, чем у светлого. Для первого и второго классов карамельного солода массовая доля экстракта в сухом веществе со­ставляет 75 и 70 %. Норма для жженого солода 70 %. Число кара­мельных зерен в этом типе, характеризующих правильность сушки, должно быть не менее 93 % для первого и 25 % для второго классов.

В соответствии с утвержденными медико-биологическими требованиями, предъявляемыми стандартами ко всем видам зерна и продуктов его переработки, нормируется количество N-нитрозаминов, содержание токсичных элементов (солей тяжелых металлов и мышьяка), микотоксинов и пестицидов. Предметом стандартизации являются также способы упаковки готового солода, транспортировки и маркировки солода, правила приемки и методы испытаний качества, касающиеся всех включен­ных в стандарт показателей. Такой важный показатель, как активность ферментов солода, прямыми методами анализов можно определять только в условиях научных лабораторий. В то же время следует учитывать, что из-за слабого развития одного или нескольких ферментов сорт ячменя может быть непригоден для получения солода.