Ячмень как основное сырьё в пивоварении

Размещено на http://www.allbest.ru/

29

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ ГОУ СПО

«Калужский технологический колледж»

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: «Ячмень, как основное сырьё в пивоварении»

Студентка____________ Тамбовцева А.И.

^{(подпись)}

Калуга 2008

Содержание

Введение

1. Общая характеристика ячменя

1.1 Группы и сорта ячменя

1.2 Строение ячменного зерна

2. Состав и свойства отдельных частей ячменя

3. Оценка качества ячменя

3.1 Визуальное и ручное обследование

3.2 Физиологические исследования

4. Замена солода ячменем

5. Влияние белка в солоде на качество пива

Введение

http://vinovodkapivo.ru/beer/2007/08/03/beer_1.html

Пиво - напиток очень древний, и его историю благодаря раскопкам и археологическим находкам можно проследить на протяжении почти 5000 лет. Древние египтяне знали немало сортов пива, начиная от обычного ячменного, темного, светлого мягкой консистенции, светлого с тончайшим ароматом и обычного пива из смеси разных видов солода и кончая пивом, для приготовления которого использовался пшеничный солод. В прежние времена процесс приготовления пива довольно существенно отличался от современного. Пивоварни размещались в небольших постройках, сусло варили в чугунных или железных котлах, сбраживали в деревянных чанах, а хранили пиво в дубовых бочках. Вообще-то пиво в современном его понимании как напиток из солода и хмеля появилось сравнительно недавно -- в XIII-XIV-м веках. А раньше хмель в пиво не добавляли. До зарождения городов пиво варили в каждом доме сами хозяева. В городах же возникли сословия мастеров пивоваров, специализирующихся на изготовлении пива розных сортов. Пивоварение на Руси имеет давние традиции. Упоминания о «переваре» -- достаточно крепком напитке, который готовили наши предки из пива и меда, встречаются уже в древних летописях. Во времена Ивана III пиво вместе с хлебным вином продавалось в царевых кабаках. Пиво является игристым, освежающим напитком с характерным хмелевым ароматом и приятным горьковатым вкусом. Он утоляет жажду, повышает общий тонус организма, способствует более правильному обмену веществ, т.к. содержит витамины В₁, В₂, B₆, Н, PP. Существуют светлые и темные сорта пива. Темные сорта отличаются от светлых более интенсивной окраской и характерным вкусом и ароматом. Это оригинальный продукт пивоварения, характерной особенностью которого является повышенное содержание спирта, рубиновый цвет, приятный ячменно-солодовый вкус и аромат. Получаются эти сорта в результате использования специальных солодов. К специальным солодом относятся: карамельный, темный, жженый, шоколадный, черный, меланоидиновый и другие.

Специальные солода образуются благодаря специальной ферментативной и высокотемпературной обработке ячменного солода, вследствие чего и образуются меланоидины, обеспечивающие вкус и аромат темного пива. Следовательно, ячмень - это основное сырье используемое для приготовления солода в пивоварении. Его применение основано на том, что в нем содержится много крахмала и что даже после обмолота и переработки в солод в ячмене содержатся оболочки зерна, который способны формировать фильтрующий слой, необходимый в последующем процессе производства. Главная цель моей работы состоит в том, чтобы показать, почему ячмень является основным сырьём в пивоварении. Поэтому важными задачами для рассмотрения этой темы являются: ? изучение строения, состава ячменя и свойств отдельных частей ячменя; ? оценить влияние качества ячменя на приготовление солода.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЧМЕНЯ

В ячмене содержится необходимый для приготовления пива крахмал, который позднее, в варочном цехе, превращается в сбраживаемый экстракт. Путем правильного возделывания необходимо получать соответствующие сорта ячменя, дающие солода, богатые экстрактом.

1.1 Группы и сорта ячменя

Ячмень является зерновой культурой, колос которого отличается особо длинной остью. Различают несколько групп ячменя и большое количество его сортов, которые по-разному влияют на приготовление солода и пива.

Группы ячменя

Ячмени бывают озимые, высеваются в середине сентября, и яровые, высеваемые в марте - апреле. Все пивоваренные ячмени подразделяются на две группы. В каждой группе имеются свои сорта, которые можно разделить по расположению зерен на оси колоса в два или несколько рядов. У многорядного ячменя на каждой ступеньке оси находятся по три цветка, которые после оплодотворения образуют по одному зерну. При взгляде на колос сверху можно заметить по три зерна справа и слева (шестирядный ячмень).

Если членики колосового стержня сравнительно длинные, то зачастую видны только четыре ряда, так как два других ряда, лежащих на них, закрыты, хотя и имеются в действительности (так называемые четырех рядные ячмени).

У двухрядного ячменя на каждой ступеньке оси образуется только одно зерно, так как имеется только один плодотворный цветок. При виде сверху можно справа и слева заметить по одному зерну.

Группы ячменя отличаются друг от друга. У двухрядного ячменя крупные полные зерна с тонкой волнистой оболочкой. Поэтому в таком ячмене содержится много ценных экстрактивных веществ и мало пленок, а, следовательно, меньше дубильных и горьких веществ. Все зерна одинаковые, содержание экстракта сравнительно высокое. У шестирядного ячменя зерна разной величины, и так как им не хватает места для роста, то зерна боковых рядов - более узкие, а их кончики изогнуты, что служит отличительным признаком шестирядных ячменей.

Таким образом, используются следующие группы пивоваренного ячменя:

? двухрядные яровые;

? двухрядные озимые;

? шестирядные озимые;

? шестирядные яровые.

[Кунцев.]

Рисунок 1. Строение ячменного колоса

1 - двухрядный ячмень;

2 - шестирядный ячмень

а) сверху

b) от середины ряда

с) от широкой стороны

Сорта ячменя

Вышеуказанные группы разделяют на большое количество сортов, четко различаемое по ряду свойств. Для приготовления солода и пива подходят преимущественно двухрядные сорта ярового ячменя, так как систематическая работа по улучшению их пивоваренных качеств велась в течение ста лет. Большое число этих сортов обладает прекрасными технологическими свойствами.

Однако и среди озимого ячменя в настоящее время появляется все больше двухрядных сортов, которые по своему качеству приближаются к двухрядным яровым. Выведение озимого ячменя с высокими пивоваренными свойствами многообещающе, так как сочетание высокой урожайности и хорошего качества ведет к повышению экономической эффективности производства солода.

Чтобы получить хороший однородный солод, необходимо наличие односортности всех зерен в данной партии. Это требует чистосортного возделывания ячменя на возможно больших площадях. Только так можно полностью использовать преимущества возделывания чистых сортов.

При выведении новых сортов обращают большое внимание на следующие показатели качества:

? устойчивость к болезням и вредителям, устойчивость к полеганию;

? высокая восприимчивость к питательным веществам, высокая урожайность;

? хорошая форма и расположение зерен, высокая способность к водопоглощению;

? высокая способность к прорастанию к моменту солодоращения;

? высокая способность к образованию ферментов;

? высокая растворимость, низкое содержание белка;

? высокий выход экстракта при солодоращении. [Кунце В.]

1.2 Строение ячменного зерна

По строению ячменного зерна можно делать выводы о его ценности и о путях его переработки. При этом следует различать наружное и внутреннее строение.

Наружное строение

Применяемые в пивоваренной промышленности сорта ячменя всегда являются пленчатыми, то есть у них брюшная и спинная оболочки настолько плотно срослись с семенной и плодовой оболочками зерна, что остаются на зерне и при обмолоте. В противоположность этому, при обмолоте пшеницы обе оболочки отделяются, так что остается оголенное зерно. Однако существуют и такие сорта ячменя, где оболочки отделяются (так называемые голозерные ячмени), но в пивоваренном производстве Германии они не находят применения.

Основание зерна заостренно сильнее, чем кончик, так как при обмолоте ость отбивается. Если остеотбойник настроен слишком тонко, то это может привести к повреждению зерен. Поверхность отделения зерна от стержня колоса всегда гладкая; форма поверхности отделения (прямая или косая) позволяет селекционеру судить о сорте ячменя. [Кунце В.]

Внутреннее строение

Ячменное зерно делится на три основные части: зародышевую, мучнистое тело, оболочки.

Зародышевая часть состоит из эмбрио с вегетационными почками для зародыша листа и зародыша корня.

От эндосперма зародыш отделен тонким слоем ткани - щитком и слоем эпителия, то есть слоем клеток вертикальной формы с очень тонкими стенками.

Эндосперм (мучнистое тело) состоит из стабильных клеток, в которых находятся зерна крахмала. Стенки клеток представляют собой густое переплетение целлюлозы и высокомолекулярных белков, которые соединены цепочками в-глюкана. В клетках находятся большие и малые зерна крахмала; зерна крахмала средней величины в клетках ячменного зерна отсутствуют.

Большие крахмальные зерна клетки имеют диаметр 20 -30 мкм. Малые клетки диаметром 3 - 5 мкм составляют 70 - 95% от общего числа крахмальных клеток в эндосперме, но их масса - всего лишь 3 - 10% от общей массы крахмала. Число малых зерен крахмала может изменятся в широких пределах и зависит от генетических характеристик данного сорта ячменя и условий окружающей среды во время развития зерна. Малые зерна крахмала влияют на солодовые свойства ячменя и качество получаемого солода.

Рисунок 2 Ячменное зерно (продольный разрез)

1 - зародыш стебля; 2 - зародыш листа; 3 - зародыш корня; 4 - щиток; 5 - слой эпителия;

6 - эндосперм; 7 - пустые израсходованные клетки; 8 - алейроновый слой; 9 - оболочка семени; 10 - оболочка зерна; 11 - мякинная оболочка [Кунцев.]

Промежуточное пространство между отдельными зернами крахмала заполнено содержащей белки матрицей эндосперма, которая может быть очень плотной, а может и совсем отсутствовать. Однако о плотности матрицы нельзя судить о солодовых свойствах ячменя.

Все стенки, окружающие крахмальные клетки, очень стабильны. Их толщина является признаком, сильно зависящим от сорта ячменя и условий его произрастания. У пивоваренных сортов ячменя стенки клеток обычно тоньше, чем у кормовых сортов. Толщина стенок клеток - важный фактор для солодоращения, так как толстые стенки дольше противостоят растворению. Они препятствуют обмену веществ и защищают содержимое клеток - при необходимости даже более ста лет! Стабильность этих клеток придает ячменному зерну жесткость, которую при необходимости можно преодолеть только значительным механическим воздействием.

Мучнистое тело окружено слоем богатых белком клеток - алейроновым слоем. При солодоращении он является важнейшим «исходным пунктом» ферментообразования. В стабильном белке этого слоя присутствуют и другие вещества - жиры, дубильные и красящие вещества.

Оболочки зерна состоят из семи различных слоев, которые принято объединять в три основных. Внутренняя оболочка снаружи алейронового слоя называется семенной оболочкой. Она окружает все зерно и пропускает только чистую воду, задерживая растворенные в ней соли, что обусловливается ее полунепроницаемостью.

Следующая за ней снаружи плодовая оболочка плотно срослась с семенной оболочкой. Она охватывает тесту, а та, в свою очередь, охватывается эпидермисом, который защищен снаружи мякинной оболочкой зерна.

Оболочки состоят в основном из целлюлозы и гемицеллюлоз; в них содержится небольшое количество веществ, которые могут неблагоприятно влиять на качество пива - это, прежде всего дубильные, горькие вещества и кремниевая кислота.

Рисунок 3 Эндоспермий ячменя

ячмень солод пиво

2. СОСТАВ И СВОЙСТВА ОТДЕЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ ЯЧМЕНЯ

Влажность ячменя составляет в среднем 14 - 15%. Влажный ячмень плохо хранится и обладает низкой прорастаемостью, в связи, с чем требуется его сушка. Для лучшей сохранности ячмень должен обладать влажностью ниже 15%. Остальная часть зерна называется сухим веществом (СВ) и имеет обычно следующий химический состав:

общие углеводы 70,0 - 85,0%

белок 10,5 - 11,5%

минеральные вещества 2,0 - 4,0%

жиры 1,2 - 2,0%

прочие вещества 1,0 - 2,0%

Углеводы

Углеводы по своему составу образуют обширный комплекс веществ, существенно различающихся по своим свойствам и, следовательно, по их значению для переработки и получения готового продукта. Основными являются крахмал, сахар, целлюлоза, а также гемицеллюлоза гумми-вещества.

Крахмал

Доля крахмала в ячмене составляет 50-63-64% и является его важнейшим компонентом. Путем ассимиляции и заключительной конденсации глюкозы в медленно созревающем зерне образуется крахмал, который как накопитель энергии для зародыша потребляется в первой жизненной фазе и после образования хлорофилла и начала ассимиляции должен обеспечить переключение на собственное получение энергии. Крахмал накапливается в клетках мучнистого тела в виде зерен.

Зерна крахмала (амилопласты) содержат до 5% липидов и 0,5% белков и состоят из двух различных структур: амилозы и амилопектина.

Амилоза и амилопектин построены из глюкозных остатков, однако они существенно отличаются по своей структуре и, соответственно, по расщепляемости при солодоращении и затирании.

Сахар

Содержание сахара в ячмене невелико (1,8-2,0). Так как при уборке находится в состоянии покоя, в нем содержится немного продуктов расщепления, преимущественно сахарозы, а также небольшое количество глюкозы и фруктозы.

Целлюлоза

Целлюлоза (5-6%) содержится только в оболочке и является каркасным веществом. Молекула целлюлозы состоит из длинных неветвящихся цепочек глюкозных остатков с соединением 1,4. Иное расположение молекул глюкозы делает целлюлозы нерастворимой и нерасщепляемой ферментами солода. Поэтому целлюлоза не влияет на качество пива.

Гемицеллюлоза

Гемицеллюлозы - главные составные части стенок клеток эндосперма. Они состоят из в-глюканов и пентозанов, которые совместно образуют прочный каркас стенок клеток мучнистого тела. в-глюканы и пентозаны обладают различной структурой и оказывают разное влияние на технологию и качество пива.

Гемицеллюлозы состоят: на 80-90% из в-глюкана и на 10-20% из пентозанов.

Под в-глюканом понимают длинные цепочки глюкозных молекул, связанные друг с другом в положении 1,3 и, чаще, в положении 1,4. Под действием различных факторов в-глюкан склонен к гелеобразованию, особенно при затягивании затирания, что может отрицательно влиять на фильтруемость пива. Поэтому на дальнейших стадиях переработки на в-глюкан следует обращать особое внимание.

Пентозаны состоят из пентоз - ксилозы и арабинозы. В основном пентозы имеют длинные цепочки 1,4-D-ксилозных остатков, в которые в некоторых местах включены арабинозные остатки. Пентозаны при солодоращении и затирании частично расщепляются. Их влияние на приготовление и качество пива незначительно и не идет ни в какое сравнение с влиянием в-глюкана.

Белковые вещества

В ячмене содержание белка может колебаться в пределах 8-11-16%. Из этого количества белков в готовое пиво попадает треть, и хотя содержание белковых веществ в пиве невелико, они могут существенно влиять на его качество.

Так, белковые вещества влияют на возникновение помутнения. Во всяком случае, содержание экстракта в солоде уменьшается в таком же отношении, насколько возрастает содержание белка в ячмене.

Содержание белка в пивоваренном ячмене не должно превышать 11,5%.

В зависимости от поведения белков ячменя в процессе получения пива их разделяют на две большие группы: на протеины и продукты их расщепления.

Протеины

К протеинам относятся высокомолекулярные белки с относительной молекулярной массой от 20000 до 300000, которые почти не растворимы в водных растворах и при кипячении осаждаются.

Так как сусло кипятится в варочном цехе, в готовое пиво протеины не попадают. Большая часть белков ячменя состоит из протеинов (около 92%). Протеины по своей растворимости делятся на различные группы.

Белок ячменя примерно на 30% состоит из глютелина, растворимого в слабощелочных растворах.

Проламин ячменя называется гордеином и составляет около 37% ячменного белка; он растворяется в 80%-ном спиртовом растворе и частично попадает в дробину.

Глобулин ячменя называется эдестином. Он растворяется в слабых солевых растворах, а также в заторе и составляет около 15% белка ячменя. Может вызывать в пиве помутнение.

Альбумин ячменя называется лейкоцином, он растворим в чистой воде, и составляет около 11% ячменного белка.

Продукты расщепления белка

Название этих веществ обусловлено тем, что они всегда растворимы в воде и при кипячении не выпадают в осадок.

В готовое пиво попадают только продукты расщепления белка, а не сами белки.

Продукты расщепления составляют минимальную часть (около 8%) белковых веществ ячменя. При солодоращении и варке сусла их содержание возрастает. Различают: высокомолекулярные и низкомолекулярные продукты расщепления.

Высокомолекулярные продукты расщепления состоят из комплекса продуктов расщепления протеина - протеоз и из комплекса образовавшихся пентонов. Они улучшают пеностойкость пива, но также участвуют в образовании мутности.

Низкомолекулярные продукты расщепления состоят из мельчайших составляющих белковых веществ - аминокислот и из пептидов. Они являются продуктами питания дрожжей. [Кунце В.]

Жиры

Ячменное зерно содержит около 3% жиров, которые откладываются в алейроновом слое и в зародыше.

Основными составляющими жиров являются жирные кислоты. Под жирными кислотами понимают углеводородные соединения с концевой группой СОО-Н⁺

При этом различают:

? жирные кислоты с короткой цепочкой;

? жирные кислоты с цепочкой средней длины, с 5-14 атомами углерода;

? жирные кислоты с длинными цепочками, с 16-18 атомами углерода.

Жирные кислоты играют существенную роль и при приготовлении пива: так, ненасыщенные жирные кислоты требуются для построения стенок дрожжевых клеток; их производные участвуют в процессах старения пива с ухудшением его вкуса после розлива. В ходе технологических процессов можно проследить изменения в составе ненасыщенных жирных кислот и продуктов их расщепления.

Жирные кислоты с цепочками средней длины образуются в основном при главном брожении. При созревании пива они экстрагируются дрожжами и весьма отрицательно влияют на пенообразование.

Минеральные вещества

Содержание минеральных веществ в ячмене изменяется в пределах 2-3%. Большая часть их связана неорганически. Основными минеральными веществами ячменя являются:

? фосфаты - около 35%;

? силикаты - около 25%;

? калийные соли - около 25%.

Фосфаты являются основными составляющими минеральных веществ и их соединений; их присутствие в ячменном зерне играет существенную роль в образовании важнейших органических соединений (например, фитина, нуклеиновых кислот, коэнзимов). Из этих соединений фосфаты высвобождаются при солодоращении и пивоварении.

Присутствие фосфатов играет большую роль во многих технологических процессах.

Особо много силикатов находится в оболочке ячменного зерна, а также в крахмале. Они коллоидно - растворимы и обнаруживаются в каждом помутнении пива.

Для приготовления пива имеет значения соли в качестве микроэлементов, например, соли цинка для брожения. Большинство солей попадает в пиво из ячменя.

Прочие вещества

В ячмене содержится еще ряд веществ, присутствующих в незначительном количестве, но влияющих на приготовление пива и его качество. Речь идет о дубильных и горьких веществах, витаминах и ферментах.

Дубильные вещества

В оболочке ячменя, а также в алейроновом слое откладываются дубильные вещества. Обнаруживаются они в виде неприятного горького вкуса. Их количество те больше, чем толще оболочка ячменного зерна, и поэтому у толстопленочных сортов ячменя пытаются удалять основную их часть уже в солодовне. То же самое относится и к имеющимся горьким смолам.

Среди полифенолов речь идет, прежде всего, об антоцианидине и его предшественниках. Все антоцианидины являются горькими красящими и ароматическими веществами.

В пиве эти соединения связаны с высокомолекулярными белковыми веществами и поэтому могут вызывать помутнения.

Чтобы избежать подобных помутнений, следует удалять указанные полифенолы до розлива. Возможно, также частично или полностью избежать помутнений путем селекции ячменя, не содержащего антоцианидины. Так, был выведен не содержащий антоцианидинов сорт ячменя Caminant.

Витамины

Витамины - это составляющие пищи; они могут вырабатываться только растениями.

В ячмене содержатся в основном следующие витамины:

? В₁ (тиамин) - преимущественно во внешних частях зерна;

? В₂ (рибофлавин);

? С (аскорбиновая кислота) - в меньшем количестве;

? Е (токоферол) - в жире зародыша.

Витамины - это соединения со сложным строением. При хранении и переработке они довольно сильно разрушаются.

Ферменты

Ферменты входят в состав всех живых растений и животных организмов, причем ячмень и дрожжи содержат широкий набор ферментов. Многообразные превращения веществ во время получения солода и пива протекают почти исключительно благодаря действию ферментов.

Ферменты - высокомолекулярные белковые вещества, которые как биокатализаторы делают возможным или существенно ускоряют определенные реакции.

В ячмене уже содержится ряд ферментов, но в относительно небольших количествах. Большая часть ферментов образуется лишь в ходе его проращивания при солодоращении.

Ферменты необходимы, чтобы перевести находящиеся в эндосперме нерастворимые вещества в растворимую форму, обеспечивающую зародышу возможность построения новых клеточных веществ или возможность получения энергии.

Поэтому главной целью солодоращения является образование ферментов при проращивании, так как они позднее совершенно необходимы для процессов расщепления веществ при затирании в варочном цехе.

ячмень солод пиво

3. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЯЧМЕНЯ

Качество оценки в решающей степени влияет на качество солода и производимого пива. Поэтому его оценка весьма важна.

Оценка качества ячменя осуществляется путем визуального и ручного обследования и путем физиологических исследований.

Оценку качества проводят по определенным показателям при поставке (контроль соответствия) и при хранении.

Чем больше партия ячменя, тем больше может выявиться отклонений. Чтобы получить точную картину о среднем составе, необходимо отобрать пробы из возможно большего числа мест и перемешать их.

3.1 Визуальное и ручное обследование

Пивоваренные ячмени выбирают в основном по сорту и месту возделывания. Наряду со ставшими сегодня привычными экспресс-методами при поставке ячменя в настоящее время возрастает значение ручного обследования, то есть оценка качества ячменя по внешним показателям. При этом оценивают:

Запах

Он должен быть чистым, свежим, соломенным. Затхлый, гнилостный, плесневелый запах указывает на то, что ячмень хранился при повышенной влажности и мог потерять свои качества. В этом случае следует ожидать пониженной всхожести и возникновения трудностей при переработке.

Влажность

На ощупь ячмень должен быть сухим и обладать хорошей сыпучестью. Если зерна прилипают к рукам, то их влажность повышена.

Цвет и блеск

Ячмень должен быть светло-желтым, цвета соломы, блестеть, а зерна должны иметь одинаковые размеры. Зеленоватые зерна свидетельствуют о ранней уборке. Ячмень, перестоявший под дождем, выглядит серым и матовым. Коричневые кончики зерна могут быть признаком сорта, но обычно это вызывается уборкой при повышенной влажности и приводит к повышению водочувствительности зерен.

Красное зерно

Красные зерна (эндосперм красного цвета) указывает на массовое поражение фузариумом. При приготовлении солода из подобного зерна появляется опасность возникновения нежелательного явления, гашинг (фонтанирование) пива. Ячмень с красными зернами для солодоращения непригоден.

Характеристики оболочек

Оболочки должны иметь тонкую морщинистость, которая свидетельствует о хорошем, богатом экстракте ячменя. Недостаточно вызревшие зерна зачастую имеют толстые или гладкие оболочки. Толстые оболочки содержат больше дубильных и горьких веществ.

Степень загрязнения

В зерне не должны присутствовать никакие посторонние предметы, семена сорняков, песок, камни, обрывки веревок, солома, колосья, ости, металлические предметы, половинки зерен и зерна других злаков.

Поврежденные зерна (неповрежденность)

Поврежденные зерна при переработке вызывают технологические и биологические затруднения и должны своевременно устраняться. Повреждения зерен возникают при обмолоте и из-за воздействия вредителей.

Форма и величина зерен

Зерна должны быть крупными, полными и округлыми. Такие зерна ячменя содержат обычно, по сравнению с плоскими и длинными, больше экстракта и меньше блеска.

Однако форма зерна зависит от его сорта.

Однородность

Для производства желательно иметь однородный ячмень с высоким содержанием полных зерен.

Вид зародыша

При уборке, происходившей в очень влажных условиях, партия ячменя может содержать уже проросшие зерна. Такие партии для получения солода не используются, так как ячмень в них прорастает неравномерно.

Поражение зерна вредителями

Самым распространенным вредителем зерна является долгоносик. У поврежденных им зерен наблюдаются четкие отверстия погрыза, и они всплывают при замачивании. Такой ячмень для приготовления солода не годится.

3.2 Физиологические исследования

Прорастаемость

Под прорастаемостью понимают процентное содержание в пробе всех живых зерен независимо от того, находится ли ячмень в состоянии покоя или нет.

Должны прорастать как минимум 96% всех зерен.

Энергия и способность прорастания

Под энергией и способностью прорастания понимают процентное содержание зерен, проросших к моменту исследования при нормальных условиях солодоращения. Энергия прорастания характеризует прорастание зерен через 3 дня, а способность прорастания - через 5 дней.

Высокая энергия и способность прорастания свидетельствует о хорошем, здоровом состоянии зерен ячменя и тем самым - об успешной последующей переработке его на солод.

По истечении 5 суток способность прорастания должна составлять:

? для среднего пивоваренного ячменя минимум 95%

? для хорошего пивоваренного ячменя минимум 98%

? для отборного ячменя минимум 98%

Водочувствительность

Различные типы и сорта ячменя обладают различной чувствительностью к водопоглощению, и это должно учитываться в солодовне при замачивании зерна. С ростом водочувствительности время замачивания следует ограничивать. Водочувствительность определяется по разности энергии прорастания зерен при различном количестве воды.

? очень низкая водочувствительность до 10%

? низкая от 11 до 25%

? средняя от 26 до 45%

? высокая от 45%

Способность к водопоглощению

Чем больше ферментативная активность ячменя, тем выше его способность к водопоглощению и тем лучше его пивоваренные свойства. Исследование должно определить, в состоянии ли ячмень при минимальном времени замачивания достичь наибольшего водопоглощения.

Способность к водопоглощению через 72 часа замачивания оценивается следующим образом:

? неудовлетворительная ниже 45%

? удовлетворительная от 45 до 47,5%

? хорошая от 47,6 до 50,0%

? очень хорошая свыше 50%

4. ЗАМЕНА СОЛОДА ЯЧМЕНЁМ

Известно, что ячмень можно использовать в качестве несоложеного сырья в пивоваренном производстве. Различие структуры эндосперма ячменя и солода, так же как и неодинаковый химический состав их составляющих, служат причиной, из-за которой ячмень считается «тяжелым» несоложеным сырьем. Его можно с успехом применять только в сочетании с соответствующими ферментами микробиологического происхождения и, возможно, со свежепроросшим солодом - богатым источником ферментов. Использование ячменя в качестве несоложеного сырья дает также и экономические преимущества, так как стоимость ячменя минимум вдвое меньше стоимости солода, а можно использовать и ячмень пониженного класса качества - фуражный. (Радивой Главарданов)

Ячмень - основное сырье для пивоваренного производства, и на первый взгляд можно сделать заключение, что это идеальное сырье в качестве заменителя солода в производстве пива. Однако, это не совсем так. При использовании ячменя в качестве сырья вместе с солодом бывают затруднения, которые связаны в первую очередь с фильтрацией затора и пива. Существует общее мнение, что даже при работе с высококачественным солодом нельзя применять более 6-10% ячменя как основной части засыпи. Его использование в таком количестве, возможно, сопровождается увеличением полноты вкуса и улучшением пеностойкости пива.

Этот «максимальный» процент замены солода ячменем можно превзойти уже с применением свежепроросшего солода, а тем более с использованием настоящих ферментных препаратов, предназначенных специально для пивоварения.

Процесс замены солода с применением свежепроросшего солода неоднократно исследовали, и в полученном пиве был обнаружен ярко выраженный запах зеленых огурцов. Был предложен метод деароматизации в условиях вакуума для разрешения этой проблемы.

Первые работы относительно использования ферментных препаратов для обработки несоложеного ячменя были проведены в 1935 г.. Усилия специалистов по производству ферментов биотехнологическим способом, и по пивоварению привели к разработке эффективных ферментных препаратов для пивоварения и удобной технологии получения сусла. Применение ферментов обеспечивает получение высококачественного пива и в случае замены солода ячменем - значительное ускорение и удешевление процесса.

Химический состав ячменя и солода

Гемицеллюлозы

По химическому составу солод очень похож на ячмень, из которого его получили. Однако в его состав входят низкомолекулярные вещества вследствие расщепления составных частей зерна во время прорастания ячменя и отсушки свежепроросшего солода (восстанавливающие сахара, аминокислоты, растворимые полифенольные соединения) Существенные различия составных частей ячменя выражены изменением гемицеллюлоз, которые расщепляются в процессе солодоращения. Гемицеллюлозы ячменя и солода в основном представлены в-глюканом и пентозанами, которые ферментным путем расщепляются до моносахаридов. Соответствующее расщепление в-глюкана ячменя во время процессов прорастания и затирания служит основной предпосылкой хорошей фильтрации сусла и пива, с одной стороны, и получения пеностойкого пива - с другой стороны. В зерне ячменя в-глюкан находится в эндосперме, являясь компонентом клеточных мембран, а также и в клетках, где он тесно связан с гранулами крахмала. Во время прорастания он трансформируется в растворимый вид с участием фермента эндо-в-глюконазы, с который активируется при прорастании ячменного зерна. Однако в ячмене в-глюкан нерастворим и до перехода в раствор его нужно освободить от крахмала, что можно осуществить при клейстеризации крахмала, которая происходит при температура от 60 ^о С до 65 ^о С. Этот температурный интервал подходит и для фермента в-глюкан-соллюбилазы - солодовой карбоксипептидазы, активность которой влияет на освобождение дальнейших количеств в-глюкана из солода и ячменя, которые, в свою очередь, влияют на вязкость затора и образование гелей в-глюкана. Такой в-глюкан можно модифицировать внешними ферментами, так как солодовая в-глюканаза инактивируется уже при 55 ^о С, что послужит условием для получения сусла и пива, имеющие нормальные вязкости.

В ячмене и солоде присутствуют и значительные количества пентозанов - арабоксиланов, которые, подобно в-глюкану, связывают значительное количество воды. Образуют студни и увеличивают вязкость, вызывая разнообразные проблемы, например клейкость фильтрационного слоя дробины, затруднение фильтрации сусла и пива, помутнение пива.

Таблица 1 Сравнительная характеристика содержания в-глюкана и пентозана

	в-глюкан, %	Пентозан, %
В ячмене	1,95 - 3,67	3,52 - 7,80
В солоде	0,45 - 1,76	6,52 - 8,31

Протеины

Ячмень и солод существенно различаются по виду белковых веществ, а азотсодержащие вещества влияют на стойкость пены пива, его стабильность, количество побочных продуктов ферментации в готовом пиве. В связи с этим очень важно, чтобы азотсодержащие вещества находились в пиве в относительно узких границах. Солод, как правило, содержит достаточные количества низкомолекулярных азотсодержащих веществ. В ячмене такие вещества присутствуют в форме нерастворимых макромолекул, и если несоложеный ячмень применять в качестве сырья для производства пива, то очень трудно добиться необходимых количеств растворимых азотсодержащих веществ, а именно таких, какие смогут ассимилировать дрожжи.

Но после многочисленных исследований, пришли к выводу, что, если в засыпи присутствует ячмень в повышенных количествах, нужно использовать солод, у которого растворимость белков достигает около 42% или более, и, конечно, надо применять протеолитические ферменты.

Крахмал

Содержание крахмала в ячмене составляет 63-65% на сухое вещество и представляет собой основание экстракта ячменя, а вместе с этим и солода. Температура клейстеризации крахмала ячменя находится в пределах 53…58 ^о С, крахмала солода - 61…65 ^о С. Такие температуры приемлемы для нормального крахмала, а высокоамилозный крахмал ячменя значительно устойчивее для ферментного гидролиза в рамках температур 48…72 ^о С.

В эндосперме ячменя основное количество крахмала находится в форме нормальных крахмальных гранул приблизительно 90 мас. %, а около 10 мас. % всего крахмала приходится на мелкие гранулы. Если принять, что из приблизительно 10 мас. % мелких зерен, находящихся в ячмене, 5% переходит в солод, а после затирания это значение понижается до 3%, то получаем объяснение, почему в большинстве случаев содержание крахмала в пивной дробине составляет 1 - 2 % при работе с одним солодом. Так же, отсюда следует, что с увеличением количества несоложеного ячменя повышается содержание мелких гранул крахмала в засыпи, отличающихся температурой клейстеризации в диапазоне 51…92 ^о С. Вследствие чего при затирании настойным способом не достигается нормального выхода экстракта в сусловарочном цехе.

Ферменты ячменя и солода

При рассмотрении ферментных потенциалов ячменя и солода, только три группы ферментных комплексов имеют важное значение во время затирания: амилолитический комплекс ферментов (б-амилаза,в-амилаза, предельная декстриназа, мальтаза, сахараза), протеолитический комплекс (эндопептидазы, экзопептидазы) и цитолитический комплекс (в-глюканазы, пентозаназы). Только незначительная часть ферментов ячменя не изменяется при солодоращении. В процессе прорастания большая часть ферментов активируется или синтезируется в зерне, и затем при сушке свежепроросшего солода они частично или целиком инактивируются. Согласно данным, в сыром зерне ячменя выявлено наличие одной нерастворимой и четырех растворимых в-амилаз, а в готовом солоде можно найти только один фермент, имеющий в-амилазную активность. Активность этих ферментов во время прорастания увеличивается, а их устойчивость при сушке свежепроросшего солода разнообразная. При сушке свежепроросшего солода при 65 ^о С общая активность эндо-в-глюканазы уменьшается на 25%, а при 85 ^о С - не менее чем на 60%.

Изменения ферментных активностей ячменя, свежепроросшего солода и высушенного солода, имеют существенное значение для производства сусла.

Применение коммерческих ферментных препаратов при затирании засыпей с повышенным содержанием несоложеного ячменя

Не смотря на то, что при затирании происходят значительные ферментативные процессы, влияющие на количество растворимых сбраживаемых компонентов экстракта солода, самые большие изменения в зерне ячменя, благодаря которым получается гомогенный и гармоничный состав затора, происходят во время солодоращения.

Отсюда следует, что ферменты солода в продолжение короткого срока затирания и в условиях, значительно отличающихся от условий прорастания, вряд ли смогут осуществить трансформацию эндосперма ячменного зерна, необходимого для получения высококачественного сусла.

При применении увеличенных количеств ячменя, необходимо исследовать и иные возможности компенсирования ферментных активностей в процессе солодоращения. Это можно осуществить с применением свежепроросшего солода, в котором активности ферментов значительно превышают активности в солоде. Однако лучшие возможности как с биохимической, так и с технологической точек зрения имеет применение коммерческих ферментов, характеризующихся строго определенными активностями. Свежепроросший солод должен быть в точно определенном количестве и в определенном времени, что нелегко осуществить вследствие продолжения процесса солодоращения и сезонного характера производства пива.

Микробиологические ферменты, расщепляющие составные части эндосперма ячменя

В процессе производства пива, в особенности при затирании заторов с увеличенным количеством ячменя, возможно применение большого числа ферментов растительного или микробиологического. Микробиологические ферменты - это продукты вторичного метаболизма различных бактерий.

На основании выше упомянутых фактов в случае замены значительной части солода ячменем надо обратить внимание на следующее.

? При работе с ячменем необходимо устранить характерный запах свежей соломы, так как этот запах переходит в готовое пиво. Исходя из этого для засыпей, состоящих из 80% ячменя и 20% солода, необходимо осуществлять продувку ячменя воздухом при температуре 70 ^о С в течение двух часов.

? Ячменное пиво отличает более грубая горечь, которую можно смягчить или устранить уменьшением дозировки хмеля на 15%, а также понижением рН сусла до 4,9 за 10 минут до окончания кипячения.

? Затирание настойным способом обеспечивает сбережение энергии и сохранение ферментных активностей ячменя.

? Ячменно-солодовым заторам не хватает достаточных количеств свободного аминного азота, что можно отрегулировать добавлением комплекса протеаз-пептидаз.

? Затирание ячменя при температуре не менее 65 ^о С с разжижением при 75 ^о С и при рН=5,15-5,2, применение термостабильной в-глюканазы и б-амилазы.

5. ВЛИЯНИЕ БЕЛКА В СОЛОДЕ НА КАЧЕСТВО ПИВА

При получении высококачественного напитка определяющую роль играет оптимальное содержание белка в зерне.

С целью исследования влияния содержания белка в солоде на качество готового продукта часть солода в пивном сусле заменяли несоложеными зерновыми культурами, такими, как рис, пшеница, кукуруза и овес. В выбранных зерновых культурах предварительно был определены основные характеристики: массовые доли сырого протеин, жира, клетчатки и др. Анализы зерновых культур проводили: Московский государственный университет пищевых производств и Горский государственный аграрный университет в соответствии с методиками, описанными в ГОСТах. Полученные результаты представлены в таблице 3.

Эти культуры немного различаются по массовой доле сухих веществ. Из рассматриваемых культур овес отличается немного большим содержанием сухих веществ, более низкое значение показателя у кукурузы - 84,4 мас. %. Сравнивая значения массовой доли сухих веществ в ячмене с другими зерновыми, можно отметить, что абсолютная разница в значения составляет от 0,3 до 2,8 мас. %. Это необходимо учитывать при замене в рецептуре приготовления напитка для оценки экстрактивности и пищевой ценности сорта пива.

Массовая доля белковых веществ в зерновых - важная характеристика, влияющая на качество напитка. Как свидетельствуют результаты анализов, значения этого показателя для исследуемых зерновых культур колеблются в интервале от 7,5 до 15,2 мас. %.

Не менее важный показатель в пивоварении - крахмалистость зерновых. Массовая доля крахмала больше в рисе, а меньше в овсе.

Основную часть работы составило приготовление напитков и исследование свойств полученных образцов. Образцы пива готовили в соответствии с технологией приготовления пива для светлых сортов настойным способом, заменяя во всех вариантах 17 мас. % солода исследуемыми зерновыми культурами.

Приготовленные образцы соответствовали пиву светлого типа. Результаты оценки качества всех приготовленных сортов пива представлены в таблице 4.

Напитки, приготовленные по единой технологии, немного различаются по плотности. Значение показателя меняется в интервале 1,0083-1,0107 см^3, при этом плотность пива выше в напитке с заменой части солода рисом и несколько меньше её значение в пиве с кукурузой.

Анализ полученных данных показывает, что экстрактивность начального сусла с использованием овса отличается наибольшим значением и составляет 14,2%. В сусле с несоложеным сырьем - кукурузой и пшеницей значения этого показателя близки, несмотря на повышенное содержание крахмала в кукурузе.

Таблица 2

Показатель	Ячмень	Пшеница	Кукуруза	Рис	Овес
Массовая доля сухих веществ, % Массовая доля первоначальной влаги, % Массовые доли в сухом веществе, %: гигроскопической влаги сырого протеина сырого жира сырой золы сырой клетчатки БЭВ крахмала	87,2 12,8 9,2 13,8 2,4 3,3 9,3 49,2 51,5	86,6 13,4 7,2 15,2 1,6 1,3 2,4 58,9 65,8	84,4 15,6 8,6 8,7 4,2 1,7 3,5 57,7 73,5	86,9 13,1 10,7 7,5 1,2 1,1 1,3 65,1 76,0	89,0 11,1 11,0 10,8 1,1 5,0 11,4 49,7 41,6

Значение действительной степени сбраживания во всех приготовленных напитках близки и находятся в интервале 63,0-65,1%.

Содержание этилового спирта оказывает решающее влияние на качество пива, у каждого вида пива зависит от степени сбраживания и в производстве предусматривается концентрацией начального сусла. Более крепким получилось пиво с использованием овса в солоде. Меньшую массовую долю спирта в напитке обуславливает замена части солода на пшеницу и кукурузу - 3,8 и 3,9%.

Важный показатель химического состава - экстрактивность. Этот показатель зависит от состава сырья, используемого в пивоварении. В зависимости от концентрации начального сусла и степени сбраживания экстрактивность пива колеблется от 3 до 10%.

Массовая доля экстракта в готовом пиве определят энергетическую ценность напитка. Энергетическая ценность полученных напитков изменяется в интервале 43-53 ккал/100 г пива, более низкой калорийностью отличается пиво с кукурузой в качестве несоложеного сырья, повышенную калорийность обеспечил овес в солоде.

Приготовленные напитки несколько различаются по пищевой ценности. Из приготовленных напитков более питательно пиво с овсяным несоложеным сырьем, пиво с рисовой заменой немного уступает первому. Питательная ценность напитков с кукурузой и пшеницей в качестве несоложеного сырья одинакова - 3,3г/100г пива.

Таблица 3

Показатель	Овес	Пшеница	Кукуруза	Рис
Плотность, г/см3 Видимая экстрактивность, % Видимая степень сбраживания, % Действительная степень сбраживания, % Спирт, мас. % Спирт, об. % Массовая доля действительного экстракта, % Экстрактивность начального сусла, % Кислотность, см3 1N NaOH на 100см3 пива Цвет, см3 0,1NJ2 на 100см3 пива Энергетическая ценность, ккал/100 г пива Пищевая ценность, г/100 г пива	1,0103 3,31 78,9 65,1 4,5 6,1 5,0 14,2 2,8 2,4 53 4,0	1,0090 2,98 77,3 63,9 3,9 4,9 4,2 11,7 2,3 1,5 45 3,3	1,0083 2,80 78,1 64,5 3,8 4,8 4,1 11,4 2,3 1,2 43 3,3	1,0107 3,42 76,2 63,0 4,2 5,4 4,8 12,9 1,7 1,0 5,0 3,8

Показатель цветности пива в готовых напитках различается. Меньшее значение показателя обеспечивает использование риса в солоде, увеличению показателя способствует применение овса.

Конкурентоспособность напитка определяет, прежде всего, вкус. Дегустационная комиссия отметила разные вкусовые нюансы в напитках. Так, в пиве с использованием овса отмечался белее мягкий вкус с выраженной сладостью в сравнении с другими образцами. Необходимо отметить также хорошую пеностойкость, обусловливающую товарный вид разрабатываемого напитка.

Таким образом, анализ приготовленных напитков свидетельствует, что, меняя часть солода на разное несоложеное сырье (кукурузу, пшеница, овес, рис), можно приготовить напитки с разнообразными вкусовыми оттенками, разными крепостью, пищевой и энергической ценностью.

Размещено на Allbest.ru