Применение ЭХА-растворов в технологии солодоращения кукурузы Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК: 663.422.039.38

Применение

ЭХА-растворов в технологии солодоращения кукурузы

|Нгуен Ван Хынг, аспирант; Р. Г. Разумовская, доцент Астраханский государственный технический университет

Ключевые слова: кукуруза; ЭХА-растворы; анолит; католит; замачивание, проращивание, ферментная активность; солод.

Keywords: the maize; electrochemical activated solutions; anolyte; catholyte; soak; sprouting; enzymatic activity; malt.

В борьбе за потребительский рынок пивоваренные заводы вынуждены расширять ассортимент своей продукции и искать пути снижения затрат, в связи с тем становятся актуальными поиск новой сырьевой базы и применение новых подходов для повышения качества [1].

Кукуруза, содержащая высокий процент крахмала, служит хорошим сырьем для бродильной промышленности, в частности для пивоварения. В целях экономии ячменного солода часть его заменяют несоложенными материалами, в том числе кукурузной мукой или кукурузной крупкой. В соложеном виде кукуруза в пивоварении почти не применялась, поэтому и способы ее солодоращения изучены недостаточно [2].

В современных программных положениях экономической стратегии развития российской экономики, обеспечивающих ее опережающий рост и укрепление конкурентной способности, важнейшая роль отводится разработкам новых технологических приемов, оказывающих влияние на качество продукции. Сегодня первостепенное значение

приобретают проблемы обеспечения экологической безопасности продукции. Концепция безопасности подразумевает не только традиционную безопасность, т. е. безвредность сырьевых ресурсов, но и использование экологически чистых технологий. Один из возможных путей решения данной проблемы — применение электрохимически активированных (ЭХА) растворов в производстве пива. Эти растворы обладают особыми свойствами и наличием в их составе окислителей и восстановителей. Применение ЭХА-систем в пищевой промышленности достаточно широко. По литературным данным, применение ЭХА-растворов способствует увеличению активности основных групп гидролитических ферментов (амилолитических, цитолитиче-ских, протеолитических), ускоряет процессы экстракции и гомогенизации компонентов ячменя и солода,

уменьшает время осахаривания затора. ЭХА-растворы относятся к экологически чистым, а технология с их применением — к безопасным [4].

Цель наших исследований — применение ЭХА-систем в производстве кукурузного солода.

Для реализации поставленной цели необходимо было изучить химический состав зерна кукурузы; разработать технологию получения кукурузного солода с применением ЭХА-растворов; провести сравнительный анализ состава сусла, полученного с использованием ЭХА-растворов.

В зависимости от свойств зерна различают семь подвидов кукурузы: зубовидная, полузубовидная, кремнистая, крахмалистая, лопающаяся, сахарная, восковидная. В связи с тем что ценность сырья определяют по содержанию в нем углеводов и белка, для пивоварения подходят подвиды: кукуруза зубовидная, кремнистая и крахмалистая. Во Вьетнаме в больших количествах возделывается кукуруза зубовидная под названием LVN 25 [3].

Анализ зерновых культур проводили согласно ГОСТу. В исследуемых зерновых культурах были определены основные характеристики, такие, как органолептические и химические показатели. Результаты анализов химического состава кукурузы приведены в табл. 1.

Как свидетельствуют полученные данные, исследуемая кукуруза незначительно отличается по содержанию крахмала и белка от пивоваренного ячменя. Это значит, что данное сырье можно применять для получения солода с хорошим экстрактивным выходом.

Таблица 1

Показатель Пивоваренный ячмень Зубовидная кукуруза

I Влажность, % 13,5 12,7

Содержание, %:

крахмала 58,7 62,5

белка 10,5 10,3

жира 2,2 4,75

клетчатки 9,5 3,4

Минеральное вещество, % 2,5 1,6

0 20 40 60 80

Продолжительность замачивания, ч — 15 °С - 20 °С — 25 °С — 30 °С

Рис. 1. Зависимость степени

замачивания от температуры и продолжительности в ЭХА-растворе

Рис. 2. Зависимость степени

замачивания от температуры и продолжительности в обычной воде

ПИ

НАПИТКИ À2011

34

Таблица 2

Продолжительность замачивания, ч Влажность замоченного зерна, % Влажность зеленого солода, % рН Экстрактивность, % на абс. СВ Содержание аминного азота, мг на 100 мл сусла Прозрачность сусла Время осахаривания, мин

32 40,2 40,3 5,12 75,2 30,1 Опалесценция Не осахаривается

36 41,5 42,3 6,05 78,5 30,6 » »

40 42,7 44,7 5,02 80,1 45,2 » 40-45

44 44,6 48,2 5,6 82,7 57,5 Прозрачное 20-25

48 45,0 52,1 5,4 83,5 59,1 » 15-20

60 46,5 53,2 5,4 81,2 57,8 » 15-20

Таблица 3

Температура замачивания, °С

Показатели Проращивание, 15 20 25 30

кукурузного солода сут Температура проращивания, °С

15 20 25 15 20 25 15 20 25 15 20 25

2 74,6 74,7 75 75,2 76,3 76,5 79,6 80,7 81,1 79,3 80,6 79,1

Экстрактивность, 3 74,7 74,5 74,9 76,5 77,2 77,6 80,2 81,5 81,9 81,0 82,7 81,3

% на абс. СВ 4 75,2 76,5 77,2 78,3 79,2 79,5 81,9 82,1 82,9 82,5 80,4 79,1

5 76,5 78,1 78,5 78,2 79,6 79,2 83,1 83,2 80,2 79,7 78,3 74,5

Время осахаривания, мин 2 3 4 — — — — — — — 40 45 — 60 60

5 — 50 50 45 45 45 45 20 25 45 20 20

3 6,4 6,3 6,2 6,02 6,1 6,05 6,1 6,1 6,0 6,0 6,1 6,1

рН 4 6,2 6,1 6,1 6,1 6,0 5,9 6,0 6,7 5,9 5,6 5,8 6,0

5 6,1 5,9 5,9 5,6 5,6 5,4 5,8 5,4 5,0 5,4 5,6 5,4

В последнее время все чаще появляются сведения о различных способах активации жидкостей и влиянии активированных систем на технологические процессы. Для получения ЭХА-растворов использовали электроактиватор АП-1 с индикатором. Процесс активации водопроводной воды производили в течение 30 мин. Полученный анолит — бесцветная жидкость с запахом кислоты, обладающая бактерицидными свойствами, с рН 2,5-3,5, которую использовали для промывки зерна. Католит (мягкая, бесцветная жидкость со щелочным вкусом, рН 8,5-10,5) применяли в процессе соло-доращения для активации и накопления ферментов в зерне.

Для выяснения влияния температуры и продолжительности замачивания на скорость поглощения воды зерном были взяты кукурузные зерна с прорастаемостью 95 %. Кукурузное зерно сортировали, промывали водой и снимали сплав. Затем зерно заливали анолитом с рН 2,9, выдерживали в контакте с анолитом в течение 10 мин (для дезинфекции и предотвращения роста корешков), сливали анолит и оставляли зерно без воды в течение 2 ч. Далее кукурузное зерно подвергали многоцикловому перезамачиванию воздушно-оросительным способом

электрохимически активированным раствором с рН 10 (католит), причем в каждый цикл входил контакт с католи-том (2 ч) и с воздухом (2 ч). Скорость поглощения воды зерном кукурузы в зависимости от температуры замачиваемой активированной и обычной воды представлена на рис. 1 и 2.

Приведенные данные на рис. 1 и 2 указывают, что влажность замоченного зерна кукурузы зависит не только от температуры и продолжительности замачивания, но и от среды, в которой его замачивали. Степень замачивания в ЭХА-растворе почти в 1,5 раза больше, чем в обычной воде при одной и той же температуре, т. е. ЭХА-раствор снижает продолжительность замачивания в 1,5 раза. Это связано с тем, что ЭХА-растворы имеют пространственную структуру и повышенную капиллярную проницаемость, что значительно ускоряет транспорт в многоклеточных биологических объектах. Степень замачивания зерна оказывает огромное влияние на растворение солода и образование ферментов в процессе проращивания. Влияние степени замачивания на качество готового солода характеризуется данными, приведенными в табл. 2.

Из полученных результатов следует, что при повышении степени

замачивания снижается время оса-харивания, повышается экстрактив-ность, возрастает количество амин-ного азота в сусле, что объясняется более активным действием ферментов. Для нормального протекания ферментативных процессов и получения высококачественного солода при соложении кукурузы требуется, чтобы содержание влаги в замоченном зерне было не менее 44-46% с доведением влажности в процессе проращивания путем дополнительного увлажнения до 48-50 %.

С целью уточнения оптимальных условий ращения кукурузного солода с применением ЭХА-растворов проведены опыты по приготовлению пя-тисуточного солода при разных температурных условиях замачивания и проращивания. Для доведения влажности в зерне при проращивании до 50% кукурузу дополнительно увлажняли путем опрыскивания определенным количеством католита. За день до подачи на сушку увлажнение прекращали. Ворошение прорастающего зерна производили через каждые 6 ч с помощью ворошителя.

Показатели солода из кукурузы LVN 25 при разных температурных режимах замачивания и проращивания приведены в табл. 3.

1 • 2011

35

300 т

Б 150-

50 -

1 2 3 4 5 Время, сут

■ 15 °С □ 20 °С □ 25 °С □ 30 °С

Рис. 3. Изменение амилолитической активности при разной температуре солодоращения в обычной воде

350 т

о 250

г 200

150 100

1 2 3 4 5 Время, сут

■ 15 °С □ 20 °С □ 25 °С □ 30 °С

Рис. 4. Изменение амилолитической активности при разной температуре солодоращения в ЭХА-растворах

160 140 120 100 80 60 40 20 0

И

2 3 4 5 Время, сут

■ 15 °С □ 20 °С □ 25 °С □ 30 °С

Рис. 5. Изменение протеолитической активности при разной температуре солодоращения в обычной воде

<£ 150 -е

е

I 100 -

N

р е

ст

о 50 -4

0

п

1 2 3 4 5 Время, сут

■ 15 °С □ 20 °С □ 25 °С □ 30 °С

Рис. б. Изменение протеолитической активности при разной температуре солодоращения в ЭХА-растворе

Таблица 4

Продолжительность, сут Температура, °С Длительность, ч Конечная влажность, %

Замочка

20 44 44-46

Ращение с усиленным увлажнением

Первые 20 24 46-48

Вторые 20 24 49-50

Третьи 20 24 50

Четвертые 20 24 50

Пятые 20 24 47

Сушка

60...65 22-24 10-12

Динамика изменения амилолитической и протеолитической активности процесса проращивания при разных температурах отражена на рис. 3, 4, 5 и 6.

Из полученных результатов следует, что оптимальными условиями для получения высококачественно-

го кукурузного солода с использованием ЭХА-воды оказались замачивание при 25 °С и проращивание при 20 °С.

Из литературных данных известно, что при сушке не следует поднимать температуру в конце процесса выше 65 °С, так как понижается вы-

2011

300 -

V 250 -

200 -

100 -

50 -

0

0

250 -г

200 -

36

ход экстракта сухого кукурузного солода, повышается цветность, снижаются содержание сахаров и аминного азота, а также ферментативная активность. Сушку зеленого кукурузного солода проводили на ситах сушильного шкафа в течение 22-24 ч до конечной влажности 10-12% по температурному режиму, принятому в пивоваренной промышленности, т. е. с равномерным повышением температуры в слое солода от 20 °С в начале сушки до 60...65 °С в конце. По данному температурному режиму был получен кукурузный солод, состав сусла которого: экстрактивность 83,2% на абс. СВ; цветность сусла 1,1 мл 0,1 н. раствора йода на 100 мл сусла; кислотность сусла 1,7 мл 1 н. раствора щелочи на 100 мл сусла; общий азот 87,6 мг на 100 мл сусла.

На основании полученных опытных данных предложены схема температурного режима и длительность отдельных фаз, необходимых для получения высококачественного кукурузного солода с применением ЭХА-воды (табл. 4).

Таким образом,технологические схемы проращивания кукурузного зерна для получения солода с применением ЭХА-воды позволяют повысить экономическую эффективность работы предприятия за счет снижения цены на сырье, улучшить качество сырья в процессе солодоращения и сократить время нахождения зерна на солодора-стительных грядках. Это позволит предприятию работать стабильно и сохранить высокую конкурентную способность в условиях современного рынка.

ЛИТЕРАТУРА

1. Калунянц, К. А. Технология солода, пива и безалкогольных напитков / К. А. Калунянц, В. Л. Яровенко, В. А. Домарец-кий, Р. А. Колчева. — М.: Колос, 1992. — 446 с.

2. Боровикова, Е. С. Новое в пивоварении / Е. С. Боровикова, И. С. Горожан-кина. — СПб., 2007. — 520 с.

3. Меледина, Т. В. Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении/Т. В. Меледина. — М.: Профессия, 2003. — 304 с.

4. Электрохимическая активация: история, состояние, перспективы /под ред. В. М. Бахира. — М.: ВНИИИМТ, 1999. — 256 с. <®