Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ і науки УКРАЇНИ





МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ і науки УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

С.Р. ТОДОСІЙЧУК

БІОТехнологія СОЛОДУ ТА ФЕРМЕНТНИХ ПРЕПАРАТІВ

КУРС лекцій

для студентів спеціальності 6.091700

“Технологія бродильних виробництв і виноробства”

денної та заочної форм навчання

 

СХВАЛЕНО

на засіданні кафедри

біотехнології продуктів

бродіння, екстрактів та

напоїв

Протокол № 11

від 17.04.08 р.

Київ НУХТ 2008

Тодосійчук С.Р. Біотехнологія солоду та ферментних препаратів: Курс лекцій для студ. спец. 6.091700 “Технологія бродильних виробництв і виноробства” ден. та заоч. форм навчання. – К.: НУХТ, 2008. – 90 с.

 

РецензентБ.І. Хіврич,канд. техн. наук

 

 

С.Р. Тодосійчук, канд. біол. наук

 

Видання подається в авторській редакції

 

© С.Р. Тодосійчук, 2008

© НУХТ, 2008

 

Зміст

стор.

Тема 1. Вступна лекція. Предмет і задачі дисципліни. Основні терміни та поняття……………………………………………………………………..
Тема 2. Характеристика зернових культур як сировини для виробництва солоду…………………………………………………………………………
Тема 3. Приймання і зберігання зернових культур………………………...
Тема 4. Очистка, сортування, замочування та пророщування зерна……..
Тема 5. Сушіння свіжопророслого солоду…………………………………
Тема 6. Обробка і зберігання сухого солоду……………………………….
Тема 7. Особливості технологій солоду різних типів та призначення…...
Тема 8. Класифікація виробництв ферментних препаратів (ФП). Призначення ФП і розмноження засівної культури……………………….
Тема 9. Поверхневий спосіб виробництва ФП……………………………..
Тема 10. Виробництво ФП глибинним способом………………………….
Тема 11. Концентрування та очистка ФП…………………………………..
Додатки………………………………………………………..........................
Література…………………………………………………………….............

 



Тема 1. Вступна лекція. Предмет і задачі

Дисципліни. Основні терміни і поняття

План

Предмет біотехнології солоду і ферментних препаратів (ФП) як науки. Задачі дисципліни.

Основні терміни та поняття

Етапи розвитку виробництв та їх перспективи

Предмет біотехнології солоду і ферментних

Препаратів (ФП) як науки. Задачі дисципліни

Дисципліна «Біотехнологія солоду та ферментних препаратів» – одна із основних спеціальних дисциплін, яка готує студента до майбутньої професійної діяльності. Вона базується на таких фундаментальних, загально-наукових і загально-інженерних дисциплінах як «Органічна хімія», «Біологічна хімія», «Технічна мікробіологія», «Основи екології», «Загальні технології харчової промисловості» та ін.

Зміст дисципліни конкретизується та поглиблюється в подальшому при вивченні дисциплін «Проектування підприємств галузі», «Інноваційні технології галузі», «Оптимізація технологічних процесів галузі», «Технологічні розрахунки, облік і звітність в галузі», а також під час виконання курсових і дипломних проектів.

Вивчення дисципліни передбачає викладання лекцій і проведення практичних занять відповідно: для студентів денної форми навчання – 24 і 16 год.; заочної форми навчання – 10 і 4 год.; скороченої форми навчання – 4 і 2 год. За чинним навчальним планом студенти заочної форми навчання виконують одну контрольну роботу. Підсумковою формою контролю є залік, який студенти денної форми навчання отримують за результатами двох змістовних модулів, а заочної – відповідей на поставлені запитання.

Предметом навчальної дисципліни є технологія солодів різних типів і призначення: світлого, темного і карамельного для пивоваріння: житнього – ферментованого і неферментованого; солоду для оцукрювання крохмалевмісної сировини у спиртовому виробництві.

Дисципліна надає студенту також основи знань з технології ферментних препаратів мікробного походження, які є ефективними замінниками солоду в бродильних виробництвах та широко використовуються в багатьох інших.

Мета дисципліни – підготовка студентів до складання державного іспиту для отримання освітньо-кваліфікаційного рівня «Бакалавр», виконання курсового та дипломного проектів, а також до самостійної ефективної професійної діяльності, де він міг би творчо поєднувати та впроваджувати на практиці сучасні досягнення технологій, які забезпечують випуск високоякісної продукції з мінімальними витратами матеріальних та енергетичних ресурсів.

Нижче наведено цілі дисципліни.

 

Цілі навчальної дисципліни

Номер цілі Зміст цілі
  1. Студент повинен знати:
1.1 Сучасний стан і перспективи виробництв солоду і ФП в Україні і за кордоном
1.2 Основні поняття, визначення та терміни в технологіях солоду і ФП
1.3 Хімічний склад і вимоги нормативно-технічної документації до якості основної сировини та допоміжних матеріалів; норми їх питомих витрат
1.4 Наукові основи сучасних технологічних процесів та способи їх практичної реалізації, шляхи підвищення якості продукції та зниження її собівартості.
1.5 Принципові технологічні та апаратурно-технологічні схеми виробництв; способи та технологічні режими
1.6 Вимоги до штамів мікроорганізмів-продуцентів ФП та до складу повноцінних поживних середовищ
1.7 Способи культивування продуцентів ФП, методи очистки і концентрування останніх
1.8 Методи розрахунків продуктів основних виробництв
1.9 Методи розрахунків і підбору технологічного обладнання
1.10 Вимоги нормативно-технічної документації до якості товарної продукції
1.11 Втрати цінних речовин сировини в процесах переробки та шляхи їх зменшення
1.12 Сучасні та перспективні способи утилізації відходів і вторинної сировини основних виробництв, шляхи зменшення та знешкодження промислових викидів і стоків
1.13 Показники, що характеризують ступінь забрудненості стічних вод, та способи їх очистки
1.14 Актуальні проблеми виробництв
  2. Студент повинен уміти:
2.1 Проводити інформаційний пошук у науково-технічній та патентній літературі щодо проблем у галузі
2.2 Аналізувати технологічні режими і давати рекомендації щодо їх оптимізації
2.3 Проводити теоретичні та експериментальні дослідження з метою впровадження більш прогресивних технологій; аналізувати і узагальнювати результати власних досліджень
2.4 Приймати рішення щодо оперативного регулювання значень параметрів технологічних процесів
2.5 Обґрунтовувати та викреслювати принципові технологічні та апаратурно-технологічні схеми виробництв
2.6 Виконувати розрахунки продуктів для виробництва різних видів готової продукції
2.7 Визначати номінальну потужність окремих відділень (цехів) залежно від кількості встановленого технологічного обладнання і режимів його роботи
2.8 Підбирати технологічне обладнання для підприємств, що проектують
  3. Студент повинен мати навички:
3.1 Використання нормативно-технічної документації, навчально-методичної, наукової та іншої літератури для вивчення, аналізу удосконалення відповідних технологій
3.2 Розрахунків потреб в основній та допоміжній сировині для отримання заданої кількості товарної продукції
3.3 Розрахунків виходу готової продукції та обліку втрат на окремих стадіях технологічного процесу
3.4 Розрахунків необхідної кількості компонентів поживних середовищ для культивування продуцентів ФП
3.5 Розрахунків та визначення основних показників технологічних процесів
3.6 Вибирати узагальнені критерії оптимізації технологічних процесів
3.7 Використання персональних комп’ютерів та інформаційних технологій для вирішення розрахункових задач, викреслювання схем, планів і розрізів виробничих будівель

 

Основні терміни та поняття

Основними видами цільової продукції для фахівців даної спеціальності є пиво і спирт. Пивоваріння – одне з найдревніших виробництв, в основі якого лежить спиртове бродіння. Виготовляти і вживати алкогольні напої люди навчились за кілька тисячоліть до того, як спирт був отриманий у концентрованому вигляді. В пошуках „філософського каменю” у ХІІ ст.. відкрили його алхіміки шляхом перегонки вина. Назвали його „квінт-есенція”, тобто „п’ятий елемент”, поставивши спирт врівень з чотирма основними субстанціями: земля, вода, повітря і вогонь.

Спирт отримують двома способами: біохімічним і синтетичним.

Біохімічним способом його виробляють із трьох видів сировини:

а) цукровмістної (меляса та ін.);

б) крохмалевмісної (зернові культури, картопля);

в) гідролізати деревини.

Сусло із меляси і гідролізати деревини безпосередньо зброджуються расами спиртових дріжджів з утворенням етилового спирту, діоксиду вуглецю та цілого ряду вторинних і побічних продуктів спиртового бродіння. А крохмаль дріжджами не зброджується, оскільки дріжджові клітини не містять амілолітичних ферментів.

Тому у виробництві спирту із зерна і картоплі основну масу крохмалевмістної сировини оцукрюють за допомогою ферментів солоду, який отримують із зерна певних культур високих кондицій. Тобто, солод у спиртовому виробництві є оцукрюючим матеріалом, хоча у вигляді солодового молока з ним і вноситься в сусло деяка кількість субстрату. В останні роки для оцукрювання крохмалю застосовують ФП мікробного походження. При цьому відпадає необхідність у виробництві солоду, яке потребує великих виробничих площ. складного обладнання, значних витрат енергоресурсів і при якому мають місце втрати сухих речовин цінної зернової сировини.

А в пивоварному виробництві солод є не тільки оцукрюючим матеріалом, але і основною сировиною для виробництва пива. Специфічні смакові властивості пива, які відрізняють його від інших напоїв бродіння, обумовлені в першу чергу ячмінним солодом.

Солод – це зерна злакових (бобових) культур, пророщені в штучних умовах при певній температурі і вологості. Цей процес називається солодуванням зерна.

Мета солодування:

а) накопичення в зерні максимальної кількості ферментів;

б) розрихлення („розчинення”) мучнистого тіла зерна, щоб в подальшому його складові легше піддавались дії ферментів.

Виробництво солоду дуже складний і тривалий процес, який складається з ряду стадій:

а) очистка і сортування зерна;

б) замочування зерна;

в) пророщування зерна;

г) сушіння свіжопророслого солоду (у пивоварному виробництві).

Наведемо визначення основним поняттям в харчових технологіях.

Процес – це сукупність послідовних змін в системі, яка приводить до виникнення в ній нових властивостей.

Технологічні процеси– це процеси переробки сировини та напівфабрикатів в предмети попиту та засоби виробництва і які обов’язково характеризуються якісними змінами вихідної сировини. Наука, яка вивчає технологічні процеси, і називається технологією.

Біотехнологія – це наука про отримання корисних для людини речовин з використанням живих клітин: рослинних, тваринних і мікробних.

Технологія є прикладною наукою і базується на багатьох природничих науках. Вона широко використовує досягнення таких наук як неорганічна і органічна хімії, фізична і колоїдна хімії, біохімія, мікробіологія, фізика, гідравліка, теплотехніка та ін. До кінця ХІХ ст. технологія продуктів бродіння була складовою хімічної переробки сільськогосподарських продуктів. Та, давня технологія базувалася на суто емпіричних знаннях. Сучасна ж технологія базується на фундаментальних знаннях, є самостійною наукою, завдяки чому технологічні процеси безперервно вдосконалюються, а технологія стає більш раціональною і економною.

Головна мета будь-якого виробництва – отримати максимальний вихід цільової продукції високої якості при найменших витратах.

Вихід – це завжди відношення кількості отриманого товарного продукту до кількості витраченої для цього основної сировини. Він може виражатись в процентах або в натуральних одиницях.

Розрізняють теоретичний і практичний вихід продукції. Теоретичний вихід розраховують за стехіометричним рівнянням відповідної реакції і він ніколи не може бути досягнутим через неминучі втрати на різних стадіях технологічного процесу, а також при зберіганні і транспортуванні продукції.

Якість продукції – це сукупність властивостей продукції, яка обумовлює її придатність задовольняти певні потреби залежно від її призначення.

Щоб оцінити (порівняти) ефективність технологічних процесів, розраховують їх продуктивність. Продуктивність процесу – це кількість продукції, що отримують за одиницю часу з одиниці робочого об’єму апарата (чи одиниці виробничої площі).

Вивчення дисципліни передбачає набуття основних наступних знань:

а) мету і задачі кожної технологічної стадії, їх правильну послідовність;

б) значення основних параметрів технологічних процесів (температура, вологість, тривалість тощо);

в) показники якості основної сировини і готової продукції згідно вимог нормативно-технічної документації;

г) втрати на стадіях виробництва та шляхи їх зменшення.

Питання для самоперевірки

1. Дайте визначення наступним поняттям: процес, технологічний процес, біотехнологія, вихід продукції, продуктивність процесу.

2. Що називають солодом?

3. Мета солодування зерна.

4. Чим є солод у спиртовому і пивоварному виробництвах?

5. Основні стадії виробництва солоду.

6. Що таке ферментні препарати?

7. Основні переваги виробництва і застосування ферментних препаратів у порівнянні з виробництвом солоду.

План

Хімічний склад зерна ячменю

Інші зернові культури

Хімічний склад зерна ячменю

Хімічний склад ячменю залежить від сорту, району вирощування, метеорологічних і ґрунтових умов, масового співвідношення окремих частин зерна. Так, маса зародка коливається від 2,8 до 5 %, квіткових плівок – від 6 до 17 %.

В зерні його складові компоненти розподіляються нерівномірно. В ендо­спермі міститься найбільша кількість вуглеводів, в алейроновому шарі ендосперму і зародку – багато білка й жиру, в оболонках – сирої клітковини.

На 80–88 % ячмінь складається із сухої речовини і 12–20 % у ньому становить вода. Суха речовина представлена органічними і неорганічними речовинами. Органічні речовини – це в основному вуглеводи й білки, а також жири, поліфеноли, органічні кислоти, вітаміни тощо. Неорганічні речовини – це фосфор, сірка, кремній, калій, натрій, магній, кальцій, залізо, хлор. Деяка частина їх зв'язана з органічними сполуками.

Середній хімічний склад ячмінного зерна характеризується такими даними, відсотків на суху речовину: крохмаль – 45-70; білок (N x 6,25) – 7-26; пентозами – 7-11; сахароза – 1,7-2; целюлоза – 3,5-7; жири – 2-3;
зольні елементи – 2-3.

Вуглеводи. В ячмені в основному переважають водорозчинні цукри та полісахариди. До останніх відносять крохмаль і некрохмальні полісахариди: целюлозу, геміцелюлозу, гумі- та пектинові речовини. Основна частина полісахаридів представлена крохмалем, який витрачається зерном при пророщуванні на початкових стадіях розвитку зародка.

Крохмаль є гомополісахаридом, що складається із залишків глюкози. Однак за ти­пом будови молекул і ступенем полімеризації – це суміш двох полісахаридів – амілози та амілопектину. Ячмінний крохмаль містить приблизно 20 % амілози (17–24 %), а дрібні зерна – до 40 %, решта маси – амілопектин. Молекули амілози (α-1,4-глюкан) являють собою довгі, нерозгалужені ланцюги, що складаються із 60–2000 залишків глюкози і з'єднані α-1,4-зв'язком.

Молекулярна маса молекул амілози залежно від ступеню полімеризації коливається від 10 000 до 500 000. Ланцюги амілози розміщені спіралеподібно. Кожний виток спіралі утворений трьома залишками глюкози. У розчині витки спіралі збільшуються і в їх утво­ренні вже беруть участь шість-сім одиниць глюкози.

Молекула амілопектину розгалужена, у нерозгалужених ланцюгах залишки глюкози з'єднані через α-1,4-зв’язки, а в місцях розгалуження — через α-1,6-зв’язки, частка яких становить 6,7 % усіх зв’язків у молекулі. Молекули амілопектину складаються із 6000–40000 за­лишків глюкози і їхня молекулярна маса коливається від 1 до 6 млн, приблизно 4 % за­лишків глюкози є кінцевими групами. Амілоза легко розчиняється у теплій воді, з йо­дом дає синє забарвлення. Амілопектин розчиняється у воді при нагріванні під тиском, забарвлюється йодом у червоно-фіолетовий колір.

Целюлоза складається із залишків глюкози, з’єднаних β-1,4-зв'язками, причо­му глюкозні залишки з'єднані в целобіозні димери. Окремі лінійні ланцюги молекул з'єднуються водневими зв'язками й утворюють міцні пучки мікрокристалічної струк­тури, що називаються міцелами. При гідролізі целюлози сильною кислотою утво­рюється глюкоза, в сприятливіших умовах – дисахарид целобіоза.

Целюлоза міститься здебільшого у квіткових плівках, входить до складу насіннєвої й плодової оболонок, є вона і в алейроновому шарі, стінках клітин зарод­ка, але практично відсутня у стінках крохмальних клітин. Вона нерозчинна у воді, важко гідролізується кислотами та ферментами.

Геміцелюлози становлять основну складову частину стінок клітин ендосперму і входять до складу оболонок. Вони являють собою складну суміш некрохмальних полісахаридів, головним чином лівообертаючого глюкану (β-глюкану) й пентозанів (арабіноксиланів). В оболонки входять геміцелюлоза полов'яного типу, що містить до 70 % ксилану, 15–20 – арабану, 3–5 – уронового ангідриду та 6 % глюкану. Скелет­ний матеріал стінок клітин ендосперму являє собою геміцелюлозу ендоспермного ти­пу з 11 % глюкану, 17 – ксилану і 6 % арабану.

β-глюкан являє собою залишки глюкози, з'єднані зв'язками β-1,4 (70 %) і β-1,3 (30 %). Молекулярна маса β-глюкану досягає 220000. Є фракції β-глюкану, не роз­чинні у воді й добре розчинні, які утворюють в'язкі розчини.

Гумі-речовини складаються з тих же компонентів, що й геміцелюлози, і мають однакову з ними хімічну будову. Молекулярна маса окремих фракцій гумі-речовин 50000, 190000 і 200000, що дозволяє розглядати їх як декстрини геміцелюлоз. Геміцелюлози не розчиняються у воді, екстрагуються 4–6 %-ним розчином лугу, а гумі-речовини розчиняються у теплій воді, утворюючи в'язкі розчини.

Кількість геміцелюлоз і гумі-речовин залежить від сорту, ступеню стиглості яч­меню й умов його вирощування. У ньому міститься (з розрахунку на суху речови­ну) 6,2–8,4 % геміцелюлоз, для ряду вивчених сортів вміст гумі-речовин становить 1,4–2, а в ячменях України – 2,8–3,9 %.

Пектинові речовини в ячмені представлені нерозчинним протопектином, який є цементуючим матеріалом клітинних стінок, і розчинним пектином. Пектин побудо­ваний із залишків галактуронової кислоти, з'єднаних α-1,4-зв'язком, при цьому час­тина залишків галактуронової кислоти етерифікована метильними групами.

Сахариди в зародку й алейроновому шарі представлені сахарозою, рафінозою, глюкозодифруктозидами, кестозою та ізокестозою, в ендоспермі – невеликими кількостями мальтози, глюкози, фруктози.

Азотисті речовини в ячмені представлені білковими складовими. У нормально до­стиглому зерні вони становлять більшу частину. Білки в ячмені розподіляються нерівномірно: порівняно найвищий вміст їх в алейроновому шарі у вигляді клейкови­ни, в зовнішньому шарі ендосперму у вигляді резервного білка, нижчий – в ендоспермі, де білок входить до складу клітин. Білки поділяються на прості й складні.

Прості білки, або протеїни, – це сполуки, утворені тільки із залишків амінокислот. Протеїни являють собою високомолекулярні сполуки, що утворюються із засвоєних рослинами азоту амонійних сполук і органічних кислот.

Вміст азоту в білках ячменю становить 16–17 %, тому, знаючи його кількість і по­множивши її на коефіцієнт 6,25 (100/16), визначають вміст сирого протеїну в продукті.

Протеїни ячменю поділяються на окремі фракції, що різняться між собою роз­чинністю в різних розчинниках, їх можна охарактеризувати таким чином.

Лейкозин – ячмінний альбумін – розчиняється у воді і розбавлених розчинах солей, коагулює при температурі 52°С, осаджується сульфатом амонію в нейтральному середо­вищі, хлоридом натрію при підкисленні. Застосовуючи електрофорез, лейкозин можна поділити на вісім і навіть 16 фракцій залежно від умов фракціонування, причому дві фракції мають β-амілазну активність. Молекулярна маса лейкозину в середньому 70000, ізоелектрична точка фракцій знаходиться у діапазоні рН 4,6–5,8.

Едестин – ячмінний глобулін. Він не розчиняється у воді, але розчиняється в роз­бавлених (8–10 %-них) розчинах нейтральних солей, висолюється із розчинів солей при розбавленні їх водою або при напівнасиченні сульфатом амонію, коагулює при температурі 90°С і вище. Едестин складається з чотирьох фракцій із молекулярними масами: α-глобулін 26000, β-глобулін 100000, γ-глобулін 166000, δ-глобулін 300000. Ізоелектрична точка фракцій – від рН 4,9 до 5,7. В ячмінному зерні α- і β-глобуліни знаходяться в алейроновому шарі, γ-фракція – у зародку. При солодорощенні α- і γ-глобуліни гідролізуються, причому γ-фракція в більшій мірі, β-глобулін не змінюється, α -глобуліну в ячмені дуже мало. Низька ізоелектрична точка β-глобулінів (4,9) і високий вміст сірки у вигляді сульфгідрильної групи (SН) призводять до неповної коагуляції їх при кип'ятінні сусла і випадання білка в готовому пиві.

Гордеїн – ячмінний проламін – розчиняється в 60–80 %-ному етиловому спирті, але нерозчинний у воді й розчинах солей. При кислотному гідролізі утворюється ба­гато проліну і глютамінової кислоти. Гордеїн має середню молекулярну масу 27500, хімічно неоднорідний і складається з п'яти компонентів (α, β, γ, δ, ε), міститься го­ловним чином в алейроновому шарі. Через те, що він нерозчинний у воді, практично не змінюється в ході технологічного процесу, тому переходить у дробину.

Глютелін розчиняється в розбавлених розчинах лугів (0,2 %-них) при суттєвій зміні структури молекул, розчинний у присутності редукуючих речовин, нерозчин­ний у воді, розбавлених сольових розчинах і спирті. Глютелін ячменю не має власної назви, складається з чотирьох фракцій. Найбільше його міститься в алейроновому шарі. При солодорощенні й у процесі приготування пива він майже не змінюється.

За кількістю окремих простих білків можна характеризувати технологічні власти­вості ячменю: якщо в ньому більше гордеїну і менше глютеліну, то він легше проро­щується; співвідношення гордеїну й глютеліну у дворядного ячменю становить 1,42, а в шестирядного – 0,77.

Протеїди, або складні білки, – це білкові речовини, які поряд із протеїнами містять небілкові речовини: нуклеопротеїди (небілкова речовина – нуклеїнова кислота), фосфопротеїди (фосфат), глюкопротеїди, ліпопротеїди (ліпоїд). Важливе біологічне значення мають нуклеопротеїди. У нуклеїнових кислот, що входять до їхнього складу, молекулярна маса від 6500000 до 13000000, вони розчиняються в лужних розчинах, при гідролізі утворюють пуринові та піримідинові основи, цукор і фосфорну кислоту. Якщо до складу нуклеїнової кислоти входить цукор рибоза, то нуклеїнову кислоту називають рибонуклеїновою (РНК), а якщо дезоксирибоза – дезоксирибонуклеїновою кислотою (ДНК). Вміст нуклеїнових кислот у ячмені коли­вається від 0,2 до 0,3 % за сухою речовиною.

Азот, що міститься в ячмені у всіх формах, називають загальним. Він складається з білкового й небілкового. Білковий – це азот, що входить до складу аміногруп. Небілковий азот – сумарний вміст амідного, амінного та мінерального. Небілково­го азоту в ячмені дуже мало. Амінний – це азот амінокислот, представлений групою NH2.

Амідний азот у ячмені утворюється при заміщенні гідроксилу в органічній кис­лоті на аміногрупу, коли утворюється сполука, що містить групу СОNН2 і нази­вається амідом кислоти. Крім того, у ячмені виявлено амонійний азот у формі солей органічних кислот і мінеральний – у вигляді солей азотної кислоти.

Для технологічної оцінки ячменю важливі такі визначення: розчинним азот – азот водорозчинних білків і продуктів їхнього розкладу, амінокислот, амідів, аміачний та амінний азот і коагулюючий – частина азоту, яка входить до білкових речовин, що ко­агулюють при нагріванні.

Жири (ліпіди). В ячмені жири представлені жирними кислотами, гліцериновмісними ліпідами й ліпідами, які не містять гліцерину. Жири розчиняються в ети­ловому та петролейному ефірах, бензолі й хлороформі. Жир являє собою жовто-бу­ру олію з тонким ароматом, у якій при тривалому відстоюванні утворюються криста­ли. В ячмінному зерні жир розподіляється таким чином: 2/3 в алейроновому шарі, 1/3 у зародку. Невелика частина його при пророщуванні зерна гідролізується ліпа­зою, а через те, що при сушінні солоду ліпаза інактивується, основна частина жиру переходить у дробину. У вільному вигляді жирні кислоти присутні в незначній кількості (0,1 %).

Гліцериновмісні ліпіди об'єднують нейтральні жири й фосфогліцериди. Саме жи­ри, або нейтральні жири, являють собою ефіри жирних кислот і гліцерину й назива­ються також гліцеридами. В ячмінному жирі містяться окремі кислоти у таких кількостях: стеаринова 2,6 %; пальмітинова 7,4; масляна 26,5; лінолева 43,7; лінолено­ва 0,44; неомилюваний залишок 5,4 %.

Поряд із нейтральними жирами в ячмені містяться жироподібні речовини (ліпоїди), з яких найбільше значення мають фосфогліцериди – фосфатиди та фосфоінозитиди. Основним фосфатидом ячмінного жиру є лецитин. Молекули фосфатидів відрізняють­ся від ліпідів тим, що одна гідроксильна група гліцерину утворює складний ефір із фо­сфорною кислотою, яка з'єднана також складноефірним зв'язком з азотистою речови­ною. Азотиста речовина лецитину – холін, який є ростовою речовиною для живих ор­ганізмів. Кількість лецитину в жирі ячменю коливається від 4,24 до 7,29 %.

Із фосфоінозитидів у ячмені міститься фітин. Це кальцієво-магнієва сіль інозит-фосфорної кислоти. Циклічний шестиатомний спирт інозит у вільному стані в рос­линах не зустрічається, а знаходиться у вигляді його гексафосфату – фітинової кис­лоти або її кальцієво-магнієвої солі – фітину.

Близько 0,9 % сухої речовини ячменю припадає на фітин, який, як і інозит, є вітаміном.

До ліпідів, що не містять гліцерину, відносять стериди — сполуки, які складають­ся з жирної кислоти й високомолекулярного циклічного спирту — стеролу. Стероли і стериди розчиняються у тих же органічних розчинниках, що й жири, але при гідролізі під впливом ОН-іонів залишаються в неомиленій фракції.

Фенольні речовини. Ця група речовин в ячмені являє собою неоднорідні сполу­ки, які поділяють на прості фенольні кислоти та поліфеноли. Склад і вміст фено­льних речовин в ячмені залежать від сорту й складу ячменю та умов його вирощуван­ня.

Фенольні кислоти в ячмені містяться у вільній і зв'язаній формах. Група С6–С1 являє собою оксибензойні кислоти: n-гідроксибензойна, протокатехова, галова, ванілінова; група С6–С3 – оксикоричні кислоти: кумарова, кофеїнова, ферулова.

Поліфеноли ячменю (ідентифіковано 40 поліфенолів) включають багато антоціаногенів, головним чином Д(+) катехін і лейкоціанідин, що належать до цієї групи.

Поліфенольні речовини (антоціаногени та катехіни) містяться переважно в алей­роновому шарі зерна, при солодорощенні змінюються мало і в помелі солоду входять у фракцію крупки. Антоціаногени виявлені тільки в зерні ячменю. Важливою влас­тивістю поліфенолів є здатність їх з'єднуватися з білками. Для орієнтовної характери­стики ступеню полімеризації поліфенолів існує показник "індекс полімеризації", що являє собою співвідношення загальної кількості поліфенолів та антоціаногенів.

Мінеральні речовини. Загальний вміст і співвідношення окремих мінеральних ре­човин залежать від ґрунтово-кліматичних умов та кількості добрив, внесених у ґрунт.

Вміст мінеральних речовин визначають у золі ячменю в такому складі: Р2О5 – 35 %; К2О – 21; SіО2 – 26; МgО – 8; СаО – 3; Na2О – 2,5; SО3 – 2; Fе2О3 – 1,5; Сl – 1 %.

Близько 80 % іонів знаходяться у зв'язаному з органічними сполуками стані. Ос­новна частина мінеральних речовин припадає на фосфор, який входить до складу фітину, нуклеїнових кислот, фосфатидів та інших сполук; калій (фосфати калію); кремнієву кислоту, що міститься головним чином в оболонках ячменю. Деякі мікро­елементи, що присутні, хоча й у дуже невеликих кількостях, впливають на біологічний стан ячменю і технологію пивоваріння.

Ферменти – природні каталізатори білкового походження, які утворюють проміжні сполуки з субстратом, потім цей фермент – субстратний комплекс за­знає змін й утворюються нові продукти, а фермент регенерується. Ферменти – це білки з молекулярною масою від 104 до 106 і високою ефективністю дії: одна моле­кула може каталізувати перетворення 102–106 молекул субстрату за 1 хв.

Як і всі каталізатори, ферменти прискорюють хімічну реакцію, знижуючи енергію її активації. Ферменти є протеїнами або про­теїдами, які містять одну або кілька простетичних груп. Найважливіші ферменти ячменю, що діють при солодорощенні й затиранні: α-амілаза, β-амілаза, ендо-β-глюканаза, екзо-β-глюканаза, целобіаза, арабінозидаза, амінопептидаза, карбоксипептидаза, дипептидаза, фітаза, фосфоліпази, каталаза, пероксидаза.

Вітаміни. Вперше вітаміни були відкриті у 1880 р. російським вченим
М. І. Луніним. Вони являють собою органічні речовини, необхідні для нормальної життєдіяльності організму. Виявлені в клітинах зародка та алейронового шару.

Вміст вітамінів у ячмені характеризується такими даними, мг на 100 г сухої речовини: В1 (аневрин) 0,12-0,74; В2 (рибофлавін) – 0,1-0,37; В6 (піридоксин) – 0,3-0,4; нікотинова кислота – 8-15. Поряд із зазначеними в ячмені виявлені вітаміни С, Н (біотин), фолієва і пантотенова кислоти. Деякі вітаміни входять до складу ферментів, активізуючи їхню дію, й у цьому надзвичайно важливе значення вітамінів як біологічно активних речовин.

Інші зернові культури

Для зниження собівартості пива, зміни складу екстрактивних речовин сусла й розширення асортименту частину солоду замінюють несолодженим зерном і цукри­стими речовинами. Використання несолоджених матеріалів для конкретних сортів пива передбачено рецептурами і технологічними інструкціями.

Пшениця (Triticum). Зерно пшениці не має полов'яної оболонки, воно покрите тільки плодовою та насіннєвою оболонками. Будова пшеничного зерна в цілому ідентична ячмінному. Поряд із крохмалем у пшениці є сахароза (0,50 – 0,95 % від су­хої речовини зерна), глюкоза, мальтоза (0,1–2 %) та рафіноза. У середньому зерно пшениці містить 13,3 % білкових речовин, до складу яких входять гліадин, глютенін та едестин; 68,7 % становлять вуглеводи; 2 – жири (ліпіди); 2,3 – клітковина; 1,7 – мінеральні речовини; 12 % – вода.

Білки пшениці мають властивість при змішуванні з водою (затиранні) з'єдну­ватися у драглеподібний гідратований комплекс – клейковину, яка затримує фільтрування затору. Тому в пивоварінні ефективнішим способом переробки пше­ниці є її солодування, або застосування сучасних спеціальних ферментних препа­ратів. Найбільш придатними для солодування вважаються м'які сорти пшениці з нижчим вмістом клейковини.

Сорти селекції Миронівського інституту пшениці УААН та інших науково-дослідних інститутів України широко використовують у пивоварінні при виготовленні світлих сортів пива.

Плід пшениці – зернівка, до складу якої входять зародок, ендосперм і оболонка. Зародок містить щиток, що з'єднує його з ендоспермом, брунечки й зачаткові корінцеві горбики. Зародкова брунечка в своєму складі має зачаткове стебельце та зародкові листочки. Інша частина зернівки пшениці заповнена борошнистим ендос­пермом, у якому містяться резервні поживні речовини.

В ендоспермі можна виділити зовнішній шар – алейроновий, що складається з одного ряду клітин, де майже немає крохмалю, та внутрішній багатоклітинний про­шарок, який містить крохмальні зерна. Проміжки між крохмальними зернами запо­внені білковими речовинами.

Розміри зернівки значно змінюються залежно від виду пшениці: довжина від 4 до 9 мм, ширина – від 0,8 до 2,2, товщина – від 1,5 до 3,5 мм. Маса зернівки коли­вається від 20 до 90 мг.

При прийманні пшениці на пивзавод необхідно дотримуватися вимог існуючого стан­дарту й контролювати деякі показники, а саме: стан зерен, колір, запах, тип та підтип, вологість, наявність зернових і незернових домішок, об'ємну масу, склоподібність, вміст та якість білка (клейковини). З урахуванням цих показників встановлюють ціну на пшеницю.

Рис (Oryza sativa). За своєю будовою зерно рису аналогічне ячменю і складається з оболонок, зародка та ендосперму, причому 14-35 % маси зерна припадає на грубі квіткові плівки. Ендосперм оточений алейроновим шаром з одного ряду клітин, до якого прилягають насіннєва і плодова оболонки, але плодова оболонка рису не зро­стається з квітковими плівками.

Абсолютна маса 1000 зерен 15–43 г. При очищенні й шліфуванні рис звільняється від оболонок. Суха речо­вина зерна без плівок має такий склад, %: крохмаль 75–81; цукри 2–5; клітковина 0,6–0,8; білки 7–11; жири 1,6–2,5; зола 1 – 1,2.

У рисі крохмальні зерна дрібні, нативний крохмаль важко гідролізується аміла­зами. Цукри представлені сахарозою, мальтозою, рафінозою, глюкозою і фруктозою. Основну частину білка становить оризенін (рисовий глютелін).

Переваги використання рису як насолодженої сировини полягають у високій ек­страктивності (95–97 % на суху речовину), невисокому вмісті розчинних білків і жирів, відсутності β-глобуліну та антоціаногенів. Крім того, у шліфованому зерні відсутні небажані для пива компоненти, які є в оболонках. При використанні рису колір пива світлішає, збільшується його стійкість, однак при підвищеному вмісті рису дріжджі втрачають здатність до флокуляції. У пивоварінні переробляють в ос­новному рисову січку.

Тритикале – гібрид пшениці й жита – перша зернова культура, створена люди­ною. Висівають його більш як у 100 областях країн СНД. Врожайність тритикале близько 80 ц/га. До його складу входить лізин, якого немає у пшениці. Ця культура економічніша за ячмінь, її можна використовувати замість нього як несолоджену си­ровину.

Солод із тритикале за ферментативною активністю, насамперед аміло- й проте­олітичною, відповідає високоякісному світлому ячмінному пивоварному солоду.









Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2021 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.