Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения ячменного солода

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способам получения солода из зерна ячменя.

Для получения качественного солодовенного сырья самой популярной культурой является ячмень. При проращивании в зерне ячменя осуществляется комплекс взаимосвязанных внешних и внутренних физиологических процессов, в ходе которых осуществляется дыхание зерна, рост зародышевых корешков; активация и биосинтез ферментов в зерне; биотрансформация веществ в зерне ячменя в результате каталитического действия ферментов. Данные процессы необходимы для получения качественного солодовенного сырья. Однако существенно замедлять эти важные процессы способны микроорганизмы-контаминанты, развивающиеся на зерне эндо- и экзогенно (p. Aspergillus, Penicillium, Fusarium) [Федоренко Б.Н. Инженерия пивоваренного солода: Учеб. - справ. пособие. - СПб.: Профессия, 2004. - 248 с.].

Существуют различные способы обработок с целью дезинфекции зерна ячменя, предназначенного для получения солода, в том числе замачивание с использованием дезинфицирующих средств.

Известен способ производства ферментированного солода, предусматривающий замачивание сырья, проращивание солода, отличающийся тем, что в качестве сырья используют зерно тритикале, а в качестве дезинфицирующего раствора хлорную известь, ферментацию солода осуществляют при сушке путем прогревания солода горячим воздухом при температуре 60-65°С в течение 12-14 ч при скорости теплоносителя 0,1-0,15 м/с, затем высушивают в течение 12-14 ч при температуре 70-105°С при скорости теплоносителя 0,6-0,8 м/с до влажности 4-6% (пат. RU №2220194).

Недостатком этого способа является усложнение технологического процесса солодоращения, заключающееся в многочасовом орошении зерна во время проращивания зерна, а также многократном ворошении зерна.

Известен также способ производства солода, включающий промывку зерна, замачивание зерна с использованием католита и анолита для дезинфекции и проращивание зерна при его замачивании на первой стадии анолитом с рН 6,2-7,8 и окислительно-восстановительным потенциалом 700-900 мВ в течение 5-30 мин, после чего зерно отрабатывают католитом с рН 11-13 и окислительно-восстановительным потенциалом (-150)-(-950) мВ в течение 5-30 мин, затем зерно повторно замачивают воздушно-оросительным методом или анолитом зерно обрабатывают на первой стадии замачивания, а католитом - на стадии проращивания зерна путем его орошения (пат. RU №2247143 - прототип).

Недостатком данного способа является многократное использование в процессе солодоращения католита и анолита, а также применение повторного замачивания зерна с попеременной выдержкой в чане в течение 6 часов под водой и 4 часа без воды, что говорит о значительной трудоемкости процесса солодоращения и его усложнении. Известный способ не позволяет максимально сократить продолжительность солодоращения без потери качества сырья.

Известные способы не позволяют ускорить технологический процесс солодоращения и получить ячменный солод без дополнительных трудозатрат и потери качества сырья.

Техническим результатом является упрощение технологического процесса солодоращения и сокращение его продолжительности, а также получение солода с рекомендуемыми биохимическими и микробиологическими показателями качества при низких материальных и трудозатратах.

Технический результат достигается тем, что в способе получения ячменного солода, предусматривающем промывку зерна, замачивание зерна с использованием анолита, проращивание зерна, согласно изобретению, в качестве исходного зерна используют зерно ячменя, промывку зерна осуществляют в течение 4-8 мин, после чего замачивают анолитом с рН 3,0-6,0 и окислительно-восстановительным потенциалом 970-1110 мВ, концентрацией кислорода 8,3-12,0 мг/л и хлора 0,006-0,01 мг/л в течение 3,5-4,5-х часов, при соотношении зерна к анолиту 1:2, после замачивания осуществляют промывку зерна водопроводной водой в течение 3-8 мин, а проращивание зерна осуществляют воздушно-оросительным методом в течение 96-120 часов при периодическом ворошении.

Новизна заявляемого способа получения ячменного солода состоит в повышении энергии прорастания зерна ячменя за счет применения анолита с заявленными параметрами на стадии замачивания, что также позволяет снизить развитие контаминирующих микроорганизмов и сократить продолжительность солодоращения без потери качества ячменного солода при минимальных материальных и трудозатратах.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, направлены на достижение заявленного технического результата и не выявлены при изучении патентной и научно-технической литературы в данной и смежной областях науки и техники и, следовательно, соответствуют критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ получения ячменного солода возможно применить в условиях промышленных специализированных предприятий.

Анолит - раствор, обладающий наивысшей антимикробной активностью среди всех известных жидких стерилизующих и дезинфицирующих средств самой малой токсичности или при полном ее отсутствии для теплокровных организмов.

Ведущая роль в бактерицидном действии анолита принадлежит входящей в его состав хлорноватистой кислоте (HClO), образующейся при электролизе. Помимо этого известно, что в водной среде при участии хлорноватистой кислоты (HClO) и гипохлорид-анионов (ClO^-) возможно образование активных свободных радикалов (). Активные гипохлорит-радикалы () принимают участие в реакциях образований атомарного кислорода () и радикала гидроксила ():

Далее образуется атомарный хлор:

Образующиеся радикалы и атомарный кислород принимают участие в уничтожении микроорганизмов [Прилуцкий В.И. Дезинфицирующие средства: эффективность, безопасность, экология / В.И. Прилуцкий, В.М. Бахир, Н.Ю. Шомовская //Экология и промышленность России: ежемесячный общественный научно-технический журнал. 2003. №10. С. 31-34. http://opac.lib.tpu.ru].

Раствор анолита для обработки зерна ячменя получали в диафрагменном электролизере при прохождении через анодную камеру 10%-го раствора хлористого натрия при силе тока 5 А в течение 12-15 минут. Этого времени и силы тока достаточно для получения анолита с заданными физико-химическими параметрами. Сила тока для получения качественного анолита должна составлять 5 А. Если сила тока при обработке будет составлять менее 5 А, то ее будет недостаточно для закисления анолита до необходимой величины и процесс гидролиза замедлится. Если время обработки будет более 15 минут, то рН опустится, а энергозатраты сделают процесс экономически не эффективным.

Сила тока для получения качественного анолита должна составлять 5 А. Если сила тока будет составлять менее 4 А, то ее будет недостаточно для закисления анолита до необходимой величины и процесс гидролиза замедлится. Если сила тока для обработки будет более 5 А, то за счет увеличения сопротивления часть энергозатрат будут расходоваться на нагрев раствора, что увеличит расход тока и уменьшит скорость увеличения рН.

Если время промывки зерна от пыли и примесей будет меньше 4 минут, то этого времени будет недостаточно для качественной промывки зерна, если время промывки будет больше 8 минут, то это замедлит технологию проращивания, поэтому оптимальным временем промывки зерна от примесей и пыли является 6 минут.

Если в заявленном способе получения ячменного солода в процессе замачивания зерна рН анолита будет меньше 3,0 единиц, то это способствует ингибирующему действию процессов прорастания зерна в виду повышения кислотности среды анолита. Если рН больше 6,0 единиц, то это приводит к замедлению гидратации зерна и увеличивает время солодоращения, поэтому оптимальным рН для анолита, используемого в качестве замочного раствора для зерна является 4,5 единиц.

Если ОВП анолита будет меньше 970 мВ, то стимулирующий эффект анолита на биохимические процессы зерна снижается, соответственно снижается и энергия прорастания, а если ОВП будет больше 1110 мВ - это приводит к повышению окислительных процессов в растворе, что замедляет активность ферментных систем зерна, поэтому оптимальным для анолита является ОВП 1040 мВ. Если концентрация хлора анолита будет меньше 0,006 мг/л, то это способствует активному развитию контаминирующих микроорганизмов, что негативно влияет на вкусовые качества солода. Если концентрация хлора будет больше 0,01 мг/л, то повышенное содержание хлора ингибирует энергию прорастания, что увеличивает сроки солодоращения, а также затрудняет использование данной технологии в промышленности, поэтому оптимальная концентрация хлора в анолите равна 0,008 мг/л.

Если концентрация кислорода в анолите меньше 8,3 мг/л, то это заметно снижает процесс влагопотребления оболочкой зерна и, как следствие, снижает активность набухания зерна, что приводит к замедлению прорастания зерна и увеличению сроков солодоращения. Если концентрация кислорода в анолите больше 12,0 мг/л, то высокая степень насыщения раствора кислородом способствует повышению окислительных реакций, что приводит к замедлению работы ферментных систем зерна и ухудшает энергию прорастания, поэтому оптимальной концентрацией кислорода является 10,2 мг/л.

Оптимальное время замачивания зерна в анолите составило 4 часа. Если время замачивания будет менее 3,5 часов, то этого будет недостаточно, для нормального насыщения эндоспермом зерна водой, которая необходима для активации биохимических процессов, необходимых для солодоращения. Если время замачивания будет больше 4,5 часов, то это увеличит время технологического процесса.

Заявлено оптимальное соотношение зерна к анолиту, равное 1:2. Если соотношение зерна к анолиту будет больше, то это способствует развитию неблагоприятной микрофлоры, затрудняющей солодоращение, если меньше - насыщение эндосперма зерна влагой будет недостаточным, что также замедлит процесс проращивания.

Оптимальное время повторной промывки зерна после замачивания в анолите составляет 5 мин. Промывка менее 5 минут является недостаточной для удаления из зерна остатков анолита, если больше - это способствует увеличению времени технологического процесса проращивания.

Если время проращивания зерна составляет менее 96 часов, то это способствует недостаточному накоплению необходимых для качественного солода сахаров и ферментов. Если больше 120 часов - зерно перерастает, в связи с чем ухудшаются его вкусовые качества, поэтому оптимальным временем проращивания является 108 часов.

Технический результат достигается только при сочетании заявленных признаков, что позволяет упростить технологический процесс солодоращения и сократить его продолжительность, а также получить солод с рекомендуемыми биохимическими и микробиологическими показателями качества при низких материальных и трудозатратах.

Способ получения ячменного солода осуществляют следующим образом.

В качестве исходного сырья используют зерно ячменя, которое промывают водопроводной водой в течение 4-8 минут. После чего промытое зерно замачивают в анолите с рН 3,0-6,0 и окислительно-восстановительным потенциалом 970-1110 мВ, концентрацией кислорода 8,3-12,0 мг/л и хлора 0,006-0,01 мг/л в течение 3,5-4,5-х часов. Соотношение зерна к анолиту соответственно составляет 1:2. Далее, после замачивания в анолите, зерно промывается водопроводной водой в течение 3-8 минут. Затем осуществляют проращивание зерна ячменя воздушно-оросительным методом в течение 96-120 часов. После чего пророщенное зерно высушивают.

Пример осуществления способа.

Берут 1 кг зерна ячменя сорта Агродеум и промывают в течение 6 мин под водопроводной водой, чтобы удалить из зерновой массы сорную примесь, пыль. Затем зерно помещают в невысокий пластиковый контейнер в один слой. После чего зерно ячменя заливают анолитом с рН 4,5 единиц, ОВП 1040 мВ, концентрацией кислорода 8,3 мг/л, концентрацией хлора 0,008 мг/л. Соотношение зерна ячменя к анолиту равно соответственно 1:2. Зерно ячменя в анолите замачивают на 4 часа. После замачивания анолит аккуратно сливают, и зерно в течение 5 минут повторно промывают водопроводной водой, чтобы удалить, таким образом, из зерновой массы остатки анолита. После этого осуществляют проращивание зерна ячменя воздушно-оросительным методом в течение 108 часов при периодическом ворошении. После чего пророщенное зерно ячменя высушивают согласно технологической инструкции по производству солода и пива ТИ-18-6-47-85 до содержания массовой доли влаги в нем не более 5,0% по ГОСТ 29294-2014 «Солод пивоваренный. Технические условия», так как в процессе сушки в зерне происходят химические процессы, в результате которых образуются ароматические и красящие вещества - продукты взаимодействия аминокислот с сахарами, содержащими свободную карбонильную группу, а также прекращаются ферментативные процессы в зерне, вследствие частичной инактивации ферментов или переходом их в неактивное состояние.

В результате микробиологических исследований при посеве зерна, обработанного по предлагаемому способу, на питательную среду МПА и среду Чапека степень заспоренности грибной и бактериальной микрофлорой была минимальной.

В таблице 1 приведены данные, характеризующие ячменный солод, полученный предлагаемым способом, в сравнении с нормами, рекомендованными ГОСТ 29294-92 «Солод пивоваренный ячменный. Технические условия».

Как видно, обработка зерна ячменя анолитом с заявленными параметрами значительно сокращает срок солодоращения за счет высокой степени влагопотребления зерна, происходит активное действие каталитических ферментов, повышается энергия прорастания зерна, сдерживается развитие контаминирующих микроорганизмов.

Предлагаемый способ получения солода позволит ускорить технологический процесс солодоращения и получить ячменный солод за 96-120 часов без дополнительных материальных затрат и потери качества зерна, а также позволит упростить технологический процесс солодоращения и сократить его продолжительность на 24 часа, а также получить солод с рекомендуемыми показателями качества с содержанием влаги 4,31%, белка - 10,375%, продолжительностью осахаривания - 13, 5 мин, массовой долей экстрактивности - 79%.