Файл: Чукмасова, М. А. Технология и оборудование пивоваренного производства учеб. пособие.pdf

ного и Центрального районов РСФСР, а также отдельные обла­ сти Казахстана и Киргизии.

В СССР, по данным А. П. Зубенко за 1969 г., основные пло­ щади посевов ярового пивоваренного ячменя распределяются по республикам следующим образом (табл. 1).

В остальных республиках посевы ячменя незначительны, а пивоваренный ячмень почти не сеют.

К хорошим сортовым ячменям, пригодным по своему хими­ ческому составу и технологическим свойствам для пивоварения, относятся двухрядные ячмени: Ганна Лоосдорфская, Уманский, Ильинецкий 43, Майя, Йыгева, Ауксиняй, Винер, Нутанс 187, Казанский 6Д, Черниговский, Носовский 2 и др. Через каждые два года список сортов пивоваренного ячменя пересматривается.

Требования селекционеров, предъявляемые к ячменю, огра­ ничиваются в основном урожайностью, устойчивостью к полега­ нию, болезням и вредителям, определенной продолжительностью периода вегетации. Технологи характеризуют его еще рядом дру­ гих показателей, которые не всегда совпадают с селекционными требованиями. Все это приходится учитывать при райониро­ вании.

В последние годы начали культивировать чешские сорта пи­ воваренных ячменей — Кастицкий, Вальтицкий, Словенско-Ду­ найский. Эти сорта ячменей являются перспективными для на­ шей пивоваренной промышленности. Их районированием занима­ ются в Винницкой, Черкасской, Калужской и Курской областях.

СТРОЕНИЕ ЯЧМЕННОГО ЗЕРНА

Зерно ячменя — односемянный нераскрывающийся плод — продолговатая зерновка, покрытая снаружи мякинной оболочкой (пленкой), которая срослась у многих ячменей с зерном, на

10

кинная оболочка зрелого зерна состоит из нескольких слоев отмерших клеток, содержащих горькие и дубильные вещества и различные соли, в том числе кремниевой кислоты, придающей ей твердость. Масса мякинной оболочки у ячменя составляет от 7 до 14% от массы зерна. У пивоваренного ячменя содержание мякинной оболочки не превышает 8—9%.

Мякинная оболочка очень прочная, она предохраняет зерно от механических повреждений, используется при фильтрации сусла как фильтрующий слой и целиком остается в дробине (нерастворившиеся при затирании части зерна).

Под мякинной оболочкой находятся сросшиеся плодовая и семенная оболочки, которые состоят из нескольких рядов неж­ ных клеток. Семенная оболочка полупроницаема, она хорошо пропускает воду, но задерживает растворенные в воде вещества. Это свойство семенной оболочки позволяет обрабатывать зерно водой с различными химическими веществами, которые не про­ никают в зерно и не повреждают зародыш.

Мучнистое тело. Мучнистое тело (эндосперм) (см. рис. 3) зерна является складом веществ, используемых сначала для пи­ тания зародыша, а в дальнейшем (при затирании после осаха­ ривания) служащих основным источником получения экстрак­ тивных веществ сусла. Эндосперм состоит в основном из тонко­ стенных клеток, заполненных крахмальными зернами. Эндосперм служит хранилищем питательных веществ для зародыша. Пере­ дача этих питательных веществ происходит при помощи щитка со всасывающим эпителием.

Эндосперм отделен от оболочек алейроновым (клейковин­ ным) слоем из двух рядов толстостенных крупных клеток, содер­ жащих белковые, минеральные вещества и жир; по мере при­ ближения к зародышу клетки алейронового слоя становятся мельче и исчезают. Клетки эндосперма, прилегающие к зароды­ шу, сморщены и не содержат крахмала, который расходуется на питание зародыша при созревании и хранении зерна.

У непивоваренных ячменей крахмальные зерна мельче, раз­ мещены в толстостенных клетках, пропитанных белковыми ве­ ществами.

Зародыш. Он является живой частью зерна, без которой оно не будет прорастать. По данным И. Я. Веселова и Л. Г. Черны­ шевой, масса зародыша у отдельных сортов ячменя колеблется от 2,8 до 5% от массы ячменного зерна.

Зародыш находится у основания зерна на его спинной сторо­ не. Он состоит из зачатков будущих органов растения: почки первичного стебля, корешков, из которых в дальнейшем разви­ ваются солодовые ростки, и щитка, отделяющего зародыш от эндосперма. Клетки щитка, находящиеся около эндосперма, узко­ цилиндрические, они образуют столбчатый всасывающий эпи­ телий, при помощи которого щиток передает питательные веще­ ства из эндосперма зародышу.

12

При прорастании зерна в зародыше образуются вещества, повышающие ферментативную активность; начинаются все биохи­ мические процессы, в результате которых нерастворимые веще­ ства эндосперма превращаются в растворимые, необходимые для развития зародыша.

При хранении и соложении зерна происходит потеря сухого вещества ячменя вследствие дыхания и жизнедеятельности за­ родыша.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЯЧМЕНЯ

Химический состав ячменя очень сложный и непостоянный и зависит от сорта, района произрастания ячменя, климатических

Основными органическими веществами ячменя являются уг­ леводы и белки.

Углеводы. В ячменном зерне 75% сухих веществ составляют углеводы, к ним относятся крахмал, целлюлоза (клетчатка), гемицеллюлоза, полисахариды и сахар.

Важнейшим углеводом ячменя является крахмал, составля­ ющий основную массу эндосперма. Целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества входят в состав оболочки зерна и стенок клеток зародыша и эндосперма.

Состав углеводов ячменя приведен в табл. 2.

Крахмал откладывается в виде круглых или овальных крах­ мальных зерен в клетках эндосперма. В начальной стадии раз­

13

вития зародыша он служит источником питания. Величина, фор­ ма и строение крахмальных зерен зернового сырья, применяемо­ го в пивоварении, различны (рис. 5).

У ячменя зерна крахмала крупные, у риса мелкие.

В пивоваренном ячмене должно содержаться от 60 до 70% крахмала на сухое вещество. Таким требованиям удовлетворяют только двухрядные ячмени с экстрактивностью 76—82% на сухое вещество. В крахмальных зернах содержится 98% чистого крах­ мала и 2% примесей (жиры, белки, соли). Формула чистого крахмала (С6Ню05) п.

Под действием сильных кислот крахмал гидролизуется (рас­ щепляется) с поглощением воды и образует сахар глюкозу. Реак­ цию можно выразить следующим уравнением:

(С6Н10О5)п + Н20 = п (СвН12Ов)

Крахмал Вода Глюкоза

Несмотря на возможность такого превращения, крахмал не является однородным веществом, он состоит из двух полисаха­ ридов— амилозы и амилопектина. В крахмале различных зла­ ков содержание этих полисахаридов неодинаковое (табл. 3).

Крахмал по своим физико-химическим свойствам является коллоидным веществом. В холодной воде он нерастворим, при постепенном нагревании с водой до 65—80° С крахмал дает вязкий коллоидный раствор, называемый крахмальным клейсте­ ром. Температура, при которой крахмальный клейстер приоб­ ретает наибольшую вязкость, называется температурой клейстеризации. У крахмала различных злаков она неодинакова: у ячменного 60—80° С, кукурузного 50—115, рисового 67-—75° С.

Клейстеризация крахмала происходит постепенно. Вначале при 50° С набухают и увеличиваются крахмальные зерна, далее при 70° С оболочки крахмальных зерен лопаются, при более вы­ сокой температуре зерна разрушаются. Крахмал набухает с пог­ лощением воды, при этом объем крахмальных зерен увеличива-

Рис. 5. Форма зерен крахмала:

а — ячменного; 6 — рисового; в — кукурузного.

14

ется в 50—100 раз по сравнению с первоначальным объемом. Для ускорения клейстеризации в производственных условиях зерновой затор (по частям) кипятят.

Сухой крахмал переносит высокие температуры (до 200— 260° С) без обугливания, что особенно важно при сушке темного солода. На оклейстеризованный крахмал в процессе затирания действуют ферментами, в результате чего он превращается в сахар мальтозу и декстрины (промежуточные продукты расщеп­ ления). Стадии расщепления крахмала контролируют при по­ мощи реакции охлажденной капли затора с йодом. Капля затора

В ячменном зерне содержится 3,5—7,0% целлюлозы. Формула ее такая же, как и крахмала, а свойства другие. В воде целлю­ лоза нерастворима, ферментативному воздействию не поддается. При соложении ячменя она не изменяется, при фильтрации сус­ ла используется в качестве фильтрующего слоя.

Гемицеллюлоза в ячмене составляет основу крахмальных клеток в эндосперме, под действием ферментов расщепляется на глюкозу и пентозу.

Пектиновые вещества, или пектины, относятся к сложным углеводам, содержатся в ячмене в небольшом количестве, вхо­ дят в состав растительных клеток, но находятся в нерастворимом состоянии.

В ячменном зерне содержится небольшое количество сахаро­ зы, раффинозы, глюкозы, фруктозы и других сахаров.

Белковые вещества. В каждой живой клетке содержатся бел­ ковые вещества. В растениях они находятся в клеточном соке, цитоплазме, зернах, клубнях, плодах. В состав белков входят углерод, водород, кислород, сера и азот, иногда и фосфор. Белки называют также азотистыми веществами. Азот находится в виде различных соединений — простых и сложных.

Белки являются важной составной частью ячменя. В нор­ мально зрелом зерне они находятся в виде высокомолекулярных белков (протеинов).

При количественном определении белка в ячмене все азоти­ стые соединения переходят в азот, а затем полученное количе­ ство азота пересчитывают на белок путем умножения на коэф­ фициент 6,25.

Содержание азота в пивоваренном ячмене колеблется от 1,4 до 1,9%, при пересчете на белок 9—12%.

Пригодность ячменя для пивоварения определяется не толь­ ко количеством азотистых веществ, но и качественным составом. При одинаковом содержании азотистых веществ ячмень с боль­ шим содержанием высокомолекулярных белков наиболее приго­ ден для приготовления пива.

15