автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Разработка интенсивных технологических приемов получения пивоваренного солода из ячменя Республики Башкортостан с применением скарификации и биокаталитической обработки

На правах рукописи

БУДАКОВА Эльвира Дамнровна

РАЗРАБОТКА ИНТЕНСИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ ПОЛУЧЕНИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА ИЗ ЯЧМЕНЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН С ПРИМЕНЕНИЕМ СКАРИФИКАЦИИ И БИОКАТАЛИТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Специальность 05.18.07 - Биотехнология пищевых продуктов (пивобезалкогольная, спиртовая и винодельческая промышленности)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2008

003453740

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Ермолаева Галина Алексеевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Елисеев Михаил Николаевич

кандидат технических наук Подгорная Юлия Анатольевна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Воронежская государственная технологическая академия»

Защита состоится « \~7 » 2008 г. в час в ауд.

3-101 на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.04 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе,

Просим Вас принять участие в заседании Совета или прислать отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, по указанному адресу. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУПП.

Д.11.

Автореферат разослан « » 2008 г.

Ученый секретарь Совета докт. техн. наук, профессор

Крюкова Е.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Россия считается одним из наиболее перспективных и динамично развивающихся рынков пива в мире. В связи с увеличением числа пивоваренных заводов, объемов производимого пива и конкуренцией на потребительском рынке необходимо расширение сырьевой базы отрасли. Один из путей расширения сырьевой базы пивоваренных предприятий - разработка рекомендаций по использованию новых зон выращивания пивоваренного ячменя, в том числе Республики Башкортостан.

В соответствии с «Отраслевой целевой программой обеспечения устойчивого производства пивоваренного ячменя и солода в Российской Федерации на период до 2010 г.» производство высококачественного пивоваренного ячменя в 2010 г. должно составить не менее 2,5 млн т, что обеспечит в полном объеме потребности пивоваренной и солодовенной промышленности, а также создаст экспортный потенциал. Программой предусматривается комплекс мероприятий, позволяющих решить поставленную задачу, в том числе, совершенствование системы семеноводства пивоваренного ячменя и внедрение новых сортов, адаптированных к природно-климатическим условиям зоны произрастания. В связи с этим разработка технологических приемов, позволяющих получить солод хорошего и стабильного качества с сокращением длительности процесса из ячменя, районированного в Республике Башкортостан, на основе результатов мониторинга пивоваренных свойств.

Цель и задачи исследований. Диссертационная работа посвящена разработке интенсивных технологических приемов получения светлого пивоваренного солода для ячменя перспективных сортов, возделываемых в Республике Башкортостан, с целью сокращения дефицита отечественного солода.

Цель данной работы - разработать способы интенсификации солодора-щения на основе применения биокатализаторов и скарификации (механического повреждения семенной оболочки) для ячменя Республики Башкортостан с целью его применения в пивоварении.

Для реализации цели были поставлены следующие задачи: - провести мониторинг пивоваренного ячменя Республики Башкортостан, для чего изучить физические, биохимические и технологические свой-

з

ства сортов Михайловский, Одесский 100, Челябинский 99 и выявить наиболее стабильный по пивоваренным свойствам сорт;

- изучить взаимосвязь травмированности зерна ячменя и качества полученного из него солода;

- определить возможность применения механической скарификации с целью интенсификации процесса солодоращения и стабилизации качества солода;

- применить ферментные препараты Целловиридин Г20х, АПсубтилин А и Амилоризин П10х для увеличения ферментативной активности, степени растворения и экстрактивности солода;

- разработать технологические приемы получения пивоваренного солода с использованием результатов исследований и технологическую документацию;

- разработать способ переработки солодовых ростков;

- определить экономический эффект внедрения интенсивных технологий производства солода из ячменя, возделываемого в Республике Башкортостан.

Научная новизна работы.

1. Проведено комплексное исследование пивоваренных качеств и биохимических свойств солода, полученного из ячменя Республики Башкортостан, и изучены его технологические свойства.

2. Обосновано применение механической скарификации пивоваренного ячменя с целью интенсификации солодоращения и улучшения качества готового солода.

3. Впервые в пивоварении применен наиболее селективный метод интроскопии, позволивший выявить скрытые дефекты зерна, оказывающие влияние на протекание процессов растворения солода.

4. На основании изучения состава ростков обоснован способ их применения взамен мясокостной муки в комбикормах.

Практическая значимость. Установлена возможность использования пивоваренного ячменя Республики Башкортостан для приготовления пивоваренного солода стабильного качества с применением разработанных технологических приемов.

Установлена перспективность применения ячменя сортов Михайловский, Одесский 100 и допускается к применению Челябинский 99, выращенных в северной лесостепной зоне Республики Башкортостан, с целью расширения сырьевой базы пивоваренного ячменя России.

Разработаны интенсивные технологии светлого солода из скарифицированного ячменя с применением регуляторов роста (гибберелловой кислоты и хлорида натрия), а также с использованием биокатализаторов Целловири-дина Г20х и АПсубтилина А, позволяющие сократить продолжительность технологического процесса на 3 сут и 1 сут соответственно. Ожидаемая экономическая эффективность от внедрения данных технологий составит 2,3 млн руб и 1,35 млн руб на 1 млн дал пива соответственно.

Разработана и утверждена технологическая документация (ТИ) получения солода по интенсивным технологиям с применением механической скарификации и биокаталитической обработки.

Разработан способ утилизации солодовых ростков путем внесения их в состав комбикорма для свиней взамен мясокостной муки. Апробация использования комбикорма проведена в фермерском хозяйстве «Агронек» Уфимского района. Ожидаемый экономический эффект от замены мясокостной муки ростками солода составит 500 руб на 1 т комбикорма.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научных конференциях: 1 .Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная 117-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова. Вавиловские чгения-2004. Саратовский ГАУ, 2004. Секция переработки с/х продукции; 2.Перспективы агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»// Всероссийская научно-практическая конференция в рамках XVI международной специализированной выставки «АгроКомплекс-2006»;

3.Молодые ученые в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»// I Всероссийская научно-практическая конференция;

4.Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном производстве (в рамках XVII международной специализированной выставки «АгроКомплекс-2007»)//Всероссийская научно-практическая конференция; 5. Биотехнологические системы как один из ин-

струментов реализации «Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы»// Международная научно-практическая конференция, посвященная 5-летию со дня основания факультета биотехнологии, товароведения и экспертизы товаров. - пос. Персиановский: ДонГАУ, 2008; б.Молодежная наука и АПК: проблемы и перспективы// II Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых и аспирантов.-Уфа: ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2008; 7.Наука в современных условиях: от идеи до внедрения//Международная научно-практическая конференция г.Димитровград. - Ульяновск: УлГТУ, 2008.

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 в издании, рекомендованном ВАКом, отражающих ее основное содержание.

Структура и объем работы. Диссертационная работа включает: введение, обзор литературы, описание объектов и методов исследования, экспериментальную часть, выводы, список использованных источников (180 наименований, в том числе 46 зарубежных) и приложения.

Основной текст диссертации изложен на 157 страницах машинописного текста, включает 30 таблиц и 16 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, показаны научная новизна и практическая значимость результатов исследований.

1 Литературный обзор В обзоре литературы дано обоснование выбора объекта исследования -ячменя пивоваренных сортов, возделываемых в Республике Башкортостан. Показано, что Республика Башкортостан с разнообразием ее почвенно-климатических условий, располагает неиспользованными ресурсами для выращивания зерна ячменя различного качества, в том числе пивоваренного. Выявлено, что в литературе отсутствуют данные об оценке качественных показателей солода из ячменя, выращенного в Республике Башкортостан. Приведены и обобщены исследования последних лет в области интенсификации солодоращения. Обоснованы перспективы использования местного сырья

для пивоваренной промышленности, а также утилизации вторичных материальных ресурсов.

2 Экспериментальная часть 2.1 Объекты и методы исследований

Объект исследования — пивоваренный ячмень сортов Михайловский, Одесский 100 и Челябинский 99 урожаев 2003-2006 гг., выращенный на сортоиспытательных участках в Калтасинском районе северной лесостепи Республики Башкортостан, из которого в данной работе получали светлый пивоваренный солод интенсивными способами.

В исследованиях применяли общепринятые и специальные методы исследований свойств ячменя (по ГОСТ 5060-86), солода (по ГОСТ Р 29294), ростков, пива и ферментных препаратов. Лабораторное солодоращение проводили в ящиках вместимостью 1 кг, сушку солода - в лабораторном сушильном шкафу с принудительной вентиляцией.

Статистическую обработку результатов экспериментов проводили с применением стандартного пакета программ.

2.2 Результаты исследований и их обсуждение 2.2.1 Мониторинг пивоваренного ячменя Республики Башкортостан

При изучении характеристик природно-климатических зон Республики Башкортостан и сравнении их с параметрами наиболее благоприятных зон возделывания выявлено, что наиболее пригодны для возделывания ячменя пивоваренного назначения — Северная, Северо-Восточная лесостепная и Южная лесостепная зоны. В работе использованы образцы ячменя, выращенные на Калтасинском ГСУ, расположенном в Северной лесостепной зоне. При исследовании физико-химических свойств сортов с целью определения их пригодности к применению в пивоварении, особое внимание обращали на стабильность технологических качеств (таблица 1).

В 2005 г. ячмень по способности прорастания, содержанию белка и крахмала имел отклонения от нормы стандарта и требований отрасли. Наблюдалось превышение норм по пленчатости и содержанию белка и в ячмене урожая 2006 г. Отклонения были вызваны климатическими условиями в период вегетации.

В результате изучения стабильности технологических свойств зерна установлено, что требованиям пивоваренной промышленности на протяже

Таблица 1 - Физико-химические показатели ячменя урожая 2003-2006 гг.

Год урожая Сорт ячменя Крупность, % Способность к прорастанию, ! % Пленчатость, % Массовая доля белка, % Экстр активность, % Массовая доля крахмала, %

2003 Михайловский 87,5 89,1 8,8 12,2 75,2 58,8

Одесский 100 83,5 84,8 8,6 11,2 75,0 58,3

Челябинский 99 65,5 83,0 В,4 12,7 73,4 57,8

2004 Михайловский 85,0 84,0 8,9 11,9 75,0 60,8

Одесский 100 79,0 77,0 8,5 10,4 77,5 60,4

Челябинский 99 63,0 72,0 8,5 13,2 73,0 58,4

2005 Михайловский 90,0 94,2 8,7 12,6 74,4 56,7

Одесский 100 88,0 92,6 8,7 12,1 75,8 56,2

Челябинский 99 68,0 94,0 8,3 12,2 74,3 57,1

2006 Михайловский 93,0 99,0 10,5 12,6 77,9 62,1

Одесский 100 92,0 90,0 10,2 11,5 78,5 61,3

Челябинский 99 70,0 92,0 8,0 11,7 76,1 52,8

нии четырех лет исследований более всего соответствует ячмень сорта Одесский 100. По основным показателям качества к нему приближается ячмень сорта Михайловский, а ячмень сорта Челябинский 99 формирует повышенное содержание белковых веществ и крупность, недостаточную для пивоваренного ячменя. Результаты исследований позволили выявить сорта, потенциально пригодные для возделывания на пивоваренные цели, - Михайловский и Одесский 100, несмотря на некоторую нестабильность формирования пивоваренных свойств в зависимости от погодных условий года.

2.2.2 Исследование качества солода из ячменя Башкортостана

При исследовании технологических свойств ячменя изучали показатели качества светлого солода, полученного из исследуемого ячменя (таблицы 6-8, контроль). У ячменя урожая 2004 г. разность экстрактов во всех образцах солода очень высокая (в пределах от 3,1 до 8,5%), что свидетельствует о плохом растворении солода, в 2005 г. она изменялась в пределах 0,5-2,2%, что соответствует очень хорошему и хорошему растворению, а в ячмене 2006 г. в среднем составляла 2,3 % (допустимо для российского солода).

Количество аминного азота в солоде составляет в среднем около 200 мг (от 168 до 233 мг) на 100 г абсолютно сухого солода (СВ), причем в рекомен-

8

дуемом интервале находился показатель для ячменя сортов Михайловский и Одесский 100 урожая трех лет, а солод из сорта Челябинский 99 по количеству аминного азота можно отнести к недорастворенному.

Отношение массовой доли растворимого белка к массовой доле белковых веществ в СВ солода (число Кольбаха) соответствовало требованиям ГОСТ 29294 только у солода, полученного из ячменя урожая 2006 г.

Солод из ячменя сорта Одесский 100 содержал наибольшее количество мучнистых зерен на протяжении всего периода исследований (93-100%) и более высокую экстрактивность. У остального ячменя мучнистость солода колеблется в пределах от 83 до 89%, что считается «очень низкой».

Кислотность лабораторного сусла составляет 0,9-1,4 к.ед.; цветность — от 0,1 до 0,4 ц. ед. Кислотность солода из ячменя сорта Челябинский 99 урожая 2004 г. повышена, что не позволяет признать его соответствующим ГОСТ Р 29294.

Цветность лабораторного сусла всех исследуемых образцов солода соответствовала стандарту.

Самую низкую продолжительность осахаривания имел опытный солод всех сортов урожая 2006 г. (15-20 мин), а максимальную (26 мин) солод из ячменя сорта Челябинский 99 урожая 2004 г.

Таким образом, солод из ячменя урожая 2004-2005 гг. не достиг необходимой степени растворения, о чем свидетельствовали пониженные значения экстрактивности, числа Кольбаха и шинного азота и высокая разность экстрактов в СВ солода тонкого и грубого помолов. Наилучшими показателями растворения обладал солод из ячменя урожая 2006 г. Установлено, что солод из ячменя Башкортостана имеет нестабильное качество в разные годы.

2.2.3 Улучшение технологических свойств пивоваренного солода из ячменя Республики Башкортостан с применением скарификации

Определение степени травмированности зерна ячменя и се влияния

на качество солода

В процессе уборки урожая, его транспортирования и внутризаводских

перемещений зерно неоднократно подвергается ударам, сжатию и трению, что сопровождается травмированием поверхностных и внутренних тканей зерновки. Учитывая то, что в последнее время все больше внимания уделяется

состоянию пивоваренного ячменя, нами была проведена оценка степени травмированности зерна методами окрашивания и интроскопии на рентгсно-дефектоскопической установке, позволяющей определить скрытые дефекты зерна. Степень травмированности зерна (внешние дефекты), выявленная методом окрашивания, составила 29% всех зерен. Интроскопия показала наличие внутренних дефектов, таких как трещиноватость эндосперма (69,4% зерен) и дефекты зародыша (17,6 %).

В дальнейших исследованиях образец ячменя, предназначенный для проращивания, сортировали вручную на целое и поврежденное зерно. Семена с выбитым зародышем, а также «фузариозные» исключали.

Продолжительность замачивания и проращивания травмированного зерна меньше (на 2 сут), что вызвано облегчением проникновения влага и кислорода сквозь поврежденную оболочку и интенсивным обменом веществ, выразившемся в активном прорастании. Вещества ячменя претерпели глубокие морфологические изменения, тогда как биохимические превращения за 5 сут ращения не завершились. Интенсивная аэрация и насыщение водой способствовали быстрому росту корешков и ростка, который пробивался наружу сквозь поврежденную оболочку (не превышая требуемой длины); при этом усилилось дыхание, увеличился расход питательных веществ, возросли потери сухих веществ (СВ) зерна. Таблица 2 - Показатели качества солода из целого и травмированного

ячменя

Показатели Солод из ячменя

целого травмированного

Массовая доля экстракта, % 76,0 77,6

Разность массовых долей экстрактов в СВ солода тонкого и грубого помола, % 3,3 2,7

Белок, % 11,2 11,1

Число Кольбаха, % 38,6 37,5

Аминный азот, мг/100 г экстракта 200 140

Продолжительность осахаривания, мин 25 20

Цветность лабораторного сусла, ц.ед. 0,40 0,45

Солод, полученный из травмированного ячменя, обладает лучшим ами-лолитическим растворением, о чем свидетельствуют показатели экстрактив-ности, разности экстрактов и продолжительности осахаривания, и более низ-

ким числом Кольбаха по сравнению с солодом из целого зерна ячменя (таблица 2).

Принимая во внимание вышеперечисленное, мы сочли необходимым в ходе дальнейших исследований для улучшения качества солода, подвергнуть зерно предварительной скарификации.

Улучшение качества солода из скарифицированного зерна

Ввиду того, что травмирование цветочной и плодовой оболочек приводит к быстрому проникновению влаги и кислорода внутрь зерновки, и внутренняя трещиноватость способствует лучшему растворению эндосперма, мы рекомендуем для повышения качества солода из ячменя, возделываемого в Башкирии, проводить скарификацию зерна.

Механическую скарификацию зерна ячменя сорта Одесский 100 урожая 2006 г. осуществляли на вальцовом шелушителе марки У1-ЕТВ, у которого вальцы покрыты абразивным материалом. При этом происходило повреждение цветочной и плодовой оболочек зерна, что должно обеспечить равномерное распределение влаги и лучшее поступление кислорода. Поврежденность ячменя способствовала увеличению степени растворения солода, но в недостаточной мере для получения солода хорошего качества. Поэтому мы предложили проращивать солод с использованием активатора роста гибберелло-вой кислоты (ГК) и хлорида натрия в качестве ингибитора дыхания, применение которых способствует ускорению образования ферментов (с помощью ГК) в прорастающем зерне и, в тоже время, предотвращает перерастворение солода и возникновение больших потерь СВ при солодоращении (с применением №С1).

Известно, что использование химических стимуляторов прорастания может давать ощутимый эффект. Однако процесс их взаимодействия с клетками зерна неразрывно связан с водообменом при замачивании и проращивании. Скорость насыщения зерновой массы влагой подчинена законам фильтрации и диффузии и даже для капиллярно-пористых тел, какими являются зерна ячменя, недостаточно велика. Следовательно, недостаток действия химических стимуляторов - растянутость процесса во времени в связи с доставкой растворенных веществ к клеткам зерна и подготовкой реагентных

условий. Повреждение плодовой и цветочной оболочки зерна перед солодо-ращением позволяет эффективно использовать свойства регуляторов роста.

Учитывая известный факт, что ГК индуцирует образование ферментов, а ЫаС1 ингибирует действие протеаз, установили взаимосвязь количества стимулятора роста и прорастаемостью, и изменением накопления аминного азота, характеризующего степень растворения белковых веществ солода (рис. 1,2).

Концентрация ГК, мг/кг

Рисунок 1 - Влияние количества ГК на энергию прорастания ячменя: Епр -энергия прорастания; Есп пр - способность прорастания.

При внесении ГК в концентрации 0,1 мг/кг наблюдали максимальное значение энергии и способности прорастания зерна, как целого, так и скарифицированного. Дальнейшее увеличение концентрации ГК привело к некоторому увеличению энергии прорастания обоих исследуемых образцов, но существенно не изменило их способности к прорастанию. При этом на скарифицированное зерно внесение ГК оказывало больший эффект.

Активная жизнедеятельность зародыша предполагает его высокую протеолитическую активность. Обработка зерна ПС усиливает поступление азотистых веществ в зародыш ячменя, рост зерна, увеличивает потери на дыхание и рост корешков. Чтобы устранить эти недостатки, между фазами замачивания и проращивания зерна, в качестве ингибитора процесса роста, вносили №С1 для подавления протеолитической активности и сдерживания растворения белка (рисунок 2).

Контроль 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Концентрации N1*01 (%)+-0,1 иг/кг ПС [21 Солод ш целого К'рна ■ Солод № екарифициропанного и рна

Рисунок 2 - Влияние концентрации №С1 на накопление амин но го азота в солоде из ячменя, обработанного ГК в количестве 0,1 мг/кг

Внесение ГК и минимальной концентрации 1^аС1 при получении солода из целого зерна привело к резкому увеличению количества аминного азота до предела, граничащего с состоянием перерастворения. Дальнейшее увеличение концентрации хлорида N3 способствовало снижению его накопления.

1 [ри концентрации хлорида натрия 0,4% к массе зерна солод обоих образцов накапливал необходимое количество аминного азота (в интервале 190-200 мг/100 г экстракта), соответствующее хорошему растворению. При этом на изменение количества N301 скарифицированный образец реагировал более активно, чем не скарифицированный, что можно объяснить более быстрым и глубоким проникновением соли в зерно вследствие нарушения целостности его оболочки. Совместное внесение ГК концентрацией 0,1 мг/кг и ЫаС1 в количестве 0,4% привело как к увеличению прорастас мости, так и к накоплению достаточного количества аминного азота в солоде.

Способ интенсификации солодоращения скарифицированного зерна

Скарифицированный ячмень подвергли солодо ращению с применением ГК и №С1. Контролем служили образцы целого и скарифицированного ячменя без внесения регуляторов роста. Замачивание осуществляли воздуш-

но-водяным способом. Раствор ГК вносили в последнюю замочную воду, раствором соли опрыскивали ячмень в первые сутки проращивания (табл. 3). Таблица 3 - Сравнительная характеристика способов солодоращения

Показатели процесса Традиционный способ солодоращения Способы интенсивного солодоращения

ячмень + ГК+ШС1 скарифицированный

ячмень ячмень + ГК+ИаС!

Доза внесения: ГК, мг/кг №01,% - 0,1 0,4 - 0,1 0,4

Стадия внесения: ГК ЫаС1 _ В последнюю замочную воду Первые сутки проращивания - В последнюю замочную воду Первые сутки проращивания

Продолжительность замачивания, ч 70 68 50 46

Продолжительность проращивания, сут 7,0 6,5 5,5 5,0

Скарифицированный ячмень (как с регуляторами роста, так и без них) достиг необходимой степени замачивания значительно быстрее (46 и 50 ч соответственно) по сравнению с нескарифицированным. Минимальное время проращивания наблюдали у солода из скарифицированного ячменя, обработанного регуляторами роста. Солодоращение скарифицированного зерна без внесения регуляторов роста позволило достичь некоторого улучшения показателей по сравнению с целым зерном.

Солод из скарифицированного ячменя с регуляторами роста отличался высокой активностью амилолитических ферментов, по сравнению с солодом из целого ячменя, о чем свидетельствует более высокие значения экстрактив-ности, низкие показатели разности экстрактов и меньшая продолжительность осахаривания (таблица 4).

Наибольшей экстрактивностью обладает солод, приготовленный с обработкой скарифицированного ячменя ПС и №С1, а меньшей - солод из необработанного целого зерна. Это объясняется тем, что через поврежденную оболочку зерна не только лучше поступают к зародышу вода и кислород, но и ГК, способствующие более быстрому образованию и накоплению ферментов, а трещиноватость эндосперма позволяет цитазам и протеазам более глубоко и равномерно растворить белково-гемицеллюлозный каркас. Проникно-

вение же №С1 способствует последующему ингибированию жизнедеятельности зародыша.

Таблица 4 - Показатели качества солода из скарифицированного и целого зерна с регуляторами роста и без их использования

Показатели Скарифицированный Целый

ячмен ь ячмень + ГК+ №С1 ячмень ячмень + ГК+ ИаС1

Экстрактивность, % от СВ 81,4 84,5 78,7 80,8

Разность массовых долей экстракта в СВ солода тонкого и грубого помола, % 2,0 1,7 2,9 2,3

Белок, % от СВ 11,3 11,5 11,5 11,5

Число Кольбаха, % 44,7 40,0 38,0 41,2

Аминный азот, мг/100 г экстракта 173 195 188 : 204

Продолжительность осахаривания, мин 15 10 26 20

Цветность, ц.ед. 0,30 0,40 0,20 0,25

Кислотность, к.ед. 1,4 1,3 1,0 1,2

Таким образом, проведение механической скарификации зерна ячменя позволяет улучшить качество получаемого солода и сократить продолжительность солодоращения. Лучшие показатели качества имеет солод, полученный из скарифицированного ячменя при совместном внесении ГК в концентрации 0,1 мг/кг и хлорида натрия в количестве 0,4% к массе зерна.

Исследование физико-химических свойств пивного сусла н пива, приготовленного из опытного солода

Пивное сусло получали настойным способом затирания по режиму с выдержкой затора при 45; 52; 63; 72°С. Брожение осуществляли дрожжами S.carlsbergensis расы 44. Главное брожение проводили при температуре 10°С в течение 7 сут, дображивание и выдержку при -2 - +1°С, под давлением 0,040,05 МПа в течение 15 сут.

Сусло, полученное из целого зерна ячменя (таблица 5), характеризуется низкими показателями качества. Лучшие имеет сусло, полученное при совместном применении скарификации и регуляторов роста: в нем содержание аминного азота и редуцирующих Сахаров увеличилось на 23% и 53% соответственно, что привело к увеличению конечной степени сбраживания (КСС) на 17%. Это указывает на лучшее растворение солода, положительно влияющее на процесс брожения.

Таблица 5 - Физико-химические показатели сусла (11%-ного) и пива

Показатель Скарифицированный Целый

контроль ячмень+ ПС+ЫаС! контроль ячмень+ ГК НЧаС]

Пивное сусло

Видимый экстракт сброженного сусла, % 2,8 1,2 3,7 2,6

рН 5,83 5,58 6,12 5,71

Редуцирующие сахара, г/100см3 сусла 6,4 7,9 5,6 7,2

Аминный азот, мг/ЮОсм"1 сусла 20,7 31,7 18,4 26,6

КСС, % 74,5 87,1 70,0 76,3

Пиво

Массовая доля спирта, % 3,04 3,53 2,62 2,84

Цветность, ц. ед. 2,3 1,0 0,8 1,7

Кислотное гь, к. ед. 2,9 2,3 2,8 2,5

Дегустационная оценка, балл 20 21 21 22

Два образца пива, полученные с использованием регуляторов и совместным применением скарификации и регуляторов роста, соответствуют требованиям ГОСТ Р 51174 по физико-химическим и органолептическим показателям. Максимальное количество баллов при дегустационной оценке получило пиво с совместным применением скарификации и регуляторов. Поэтому разработанный технологический прием получения солода из скарифицированного ячменя с применением ГК и хлорида натрия может быть рекомендован для внедрения в пивоваренную промышленность.

2.2.4 Улучшение технологических свойств пивоваренного солода из ячменя Республики Башкортостан с применением бнокатализаторов

Учитывая, что из ячменя пивоваренных сортов, выращенного в Республике Башкортостан, на протяжении всего периода исследования (2004-2006 гг.) не удалось получить пивоваренный солод стабильного качества, а также с учетом накопленных исследователями знаний в области эффективного применения биокатализаторов в солодоращении, мы изучили возможность применения отечественных ферментных препаратов (ФП) Целловиридина Г20х, АПсубтилина А и Амилоризина ШОх для повышения качества солода.

Для выявления рациональной концентрации исследуемые биокатализаторы вносили в замочную воду в диапазоне концентраций 0,05-0,25% к массе зерна. Наилучшие показатели степени растворения солода сформировались при внесении биокатализаторов в концентрации 0,15%.

Так как цель солодоращения — накопление в зерне максимального количества активных ферментов, изучали ферментативную активность солода (а-амилазы АС, осахаривающая ОС, протеолитическая ПА, общая цитолити-ческая ОЦА, эндо-Р-глюканазная ГА), полученного с применением биокатализаторов (рисунки 3-6) для ячменя урожая 2004-2006 гг.

Установлено, что эффективность воздействия ФП при солодоращении не связана с исходными показателями качества зерна. Солод из ячменя сорта Челябинский 99 показал наименьший прирост ферментативной активности. Солод из сортов ячменя Михайловский и Одесский 100 имел лучшие характеристики в результате применения АПсубтилина А. Целловиридин Г20х оказал практически одинаковое влияние на активность ферментов солода из ячменя сорта Михайловский и Одесский 100. АПсубтилин А дал больший прирост ферментативной активности, в то же время он оказался более специфичным к солоду из ячменя Одесский 100.

Применение Целловиридина Г20х и АПсубтилина А способствовало наибольшему увеличению ферментативной активности и их можно рекомендовать для интенсификации процесса солодоращения и улучшения качества солода из ячменя сортов Михайловский и Одесский 100. При их применении (таблицы 6-8) значительно снизилась разность экстрактов с одновременным повышением экстрактивности в тонком помоле, повысились число Кольбаха, содержание основных сбраживаемых веществ: азота аминокислот и редуцирующих Сахаров. Но недостаточная разность экстрактов в СВ и число Кольбаха солода из ячменя сорта Челябинский 99 не дает возможное™ рекомендовать его для производства пивоваренного солода без дополнительных исследований.

Лучшие характеристики имеют образцы солода, полученные с применением Целловиридина Г20х и АПсубтилина А, что объясняется составом и активностью входящих в препараты ферментов и согласуется с результатами определения ферментативной активности солода, поскольку с применением этих препаратов был достигнут наибольший прирост активности. Так, по сравнению с контролем эксграктивность солода из ячменя сорта Михайловский за исследуемый период с 2004 г. по 2006 г. увеличилась на 3,6-7% при применении Целловиридина Г20х, на 2-3,8% при применении АПсубтилина

А; у солода из ячменя сорта Одесский 100 экстрактивкость возросла на 2,73,4%, при применении Цслловиридина Г20х. на 2,1 - 3,6% - АПсубтилина А.

Контрольные образцы солода урожая 2004 и 2005 гг. отличались пониженным протеалитическим растворением, о чем свидетельствует число Кольбаха, которое не превысило 32,4%,

II

хЦ

Б

т

34.«

^26.0 24,0 I

2М ! 20,6 -

МимйЛ1>вси»й Одесский 100 Ч«,1КГК1ИГКНЙ

F Кшггроль ШЯчмси^Цслиоиирилпи Г20*

и Я'»чемь+АПсуйтвл«ТВ А £2 Я ч veilb*Амнлпркэии fllOi

Рисунок 3 - Влияние применения ФП на АС солода

».О

7,0-| 6JÜ

'5,0 <

¿3,0

2.0 I 1.0 0,0

1УЬшйловстй

Ж

Челябинский!

tä Koiit ptt-Ii. ПЯчмень* \1 куГпнлин А

11ЯчпгнЬ) Цгж1онирнлкн I В)Ячмп1>>Аинлори1ия Ш

Рисунок 5 - Влияние применения ФП на ПА солода

S Контроль

LI Яччс11ь-»ЛГ1субгн.|НИ А

Ш

СССК-ИЙЦН) Чс-лнбмПгкмй 99

JJ Ячмснп+Цс.'Mühnpiumr Г20т К Я чад с нь+Лч цлоричмн 1110*

Рисунок 4 Влияние применения ФП на ОС солода

Iм 0,2

0(^0

MiiuiLioKniil Ы Контроль

rifl'iMfuii'AIFcjim.iHB Л

ш

и

Чг.чввикСКнГг lj ? >1 . Ti j'i, J !< тловяря. ■■ I

0Яччеш.+Лмн;1йрнши ГН

Рисунок 6 - Влияние применения ФИ наОЦА солола

шл

■5!7(р,о

V

¿¡60,11 150.(1 140.0

■Ш , Ш

Мтайлискнй Огмсскин НЮ Челябинский W

Ш Кот роль ЩЯчмеиь+Целлсюврилнн Но»

ОЯчиевь+АПсубтилил Л ЕЯчмень+Лмилорилш П10*

Рисунок 7 - Влияние применения ФП на ГА солода

Таблица 6 - Показагсли солода, полученного из ячменя урожая 2004 г.

Наименование образца Экстрактивность, % от СВ Разность экстрактов в СВ солода тонкого и грубого помолов,% Белок, % от СВ Число Кольбаха, % Аминный азот, мг/100 г экстракта Редуцирующие сахара, г/100 см3 сусла Цвет ностъ сусла, ц ед. Кислотность сусла, к ед Продолжительность осахаривания, мин Вязкость сусла, мПа*с

Контроль

Михайловский 76,1 3,1 11,4 32,4 228 5,6 0,2 1,1 20 1,6

Одесский 100 79,9 3,7 10,1 30,0 180 5,4 0,4 1,0 20 1,6

Челябинский 99 78,2 8,5 13,0 24,2 168 5,0 1 0,3 1,4 26 1,5

Ячмень+Целловиридип Г20х

Михайловский 81,5 (+5,4) 1,6 (-1,5) 11,3 42,1 (+9,7) 230 (+2) 7,6 (+2,0) 0,3 1,2 18 (-2) 1,3

Одесский 100 82,1 (+2.2) 1,9 (-1,8) 10,1 39,0 (+9,0) 185 (+5) 7,3 (+1,9) 0,3 1,0 16 (-4) 1,2

Челябинский 99 81,2 (+3,0) 3,4 (-5,1) 12,7 31,5 (+7,3) 175 (+7) 6,8 (+1,8) 0,4 1,3 20 (-6) 1,3

Ячмень+А Псубтилин Л

Михайловский 79,0 (+2,9) 1,7 (-1,4) 11,4 41,3 (+8,9) 235 (+7) 7,2 (+1,6) 0,3 1,2 13 (-7) 1,5

Одесский 100 81,6 (+1,7) 2,8 (-0,9) 10,0 38,6 (+8,6) 198 (+18) 7,0 (+1,4) 0,4 1,2 15 (-5) 1,4

Челябинский 99 81,4 (+3,2) 3,8 (-4,7) 12,8 35,2 (+11,0) 173 (+5) 6,5 (+1,5) 0,3 1,3 17 (-9) 1,4

Ячменъ+Амилоризин П10х

Михайловский 78,3 (+2,2) 1,5 (-1,6) 11,4 38,2 (+5,8) 221 (-7) 6,7 (+1,1) 0,2 1,2 16 (-4) 1,5

Одесский 100 81,8 (+1,9) 1,9 (-1,8) 10,1 35,4 (+5,4) 194 (+14) 6,5 (+1,1) 0,3 1,1 15 (-5) 1,4

Челябинский 99 80,6 (+2,4) 3,0 (-5,5) 12,7 28,6 (+4,4) 184 (+16) 6,0 (+1,0) 0,3 1,3 20 (-6) 1,5

Таблица 7 - Показатели солода, полученного из ячменя урожая 2005 г.

Наименование образца Экстрактивность, % от СВ Разность экстрактов в СВ солода тонкого и грубого помолов,% Белок, % от СВ Число Кольбаха, % Аминный азот, мг/100 г экстракта Редуцирующие сахара, г/100 см3 сусла г-—----—— Цвет ность сусла, ц.ед Кислотность сусла, к.ед. Продолжит ельность осахаривания, мин Вязкость сусла, мПа*с

Контроль

Михайловский 76,3 2,2 12,2 24,4 186 4,2 0,1 1,0 21 1,4

Одесский 100 77,6 0,8 11,7 28,0 193 5,1 0,2 1,0 20 1,4

Челябинский 99 75,0 0,5 12,0 24,6 172 3,9 0,3 0,9 20 1,5

Ячмень+Целловиридин Г20х

Михайловский 80,9 (+4,6) 1,2 (-1,0) 12,2 39,0 (+14,6) 210 (+24) 5,7 (+1,5) 0,2 1,2 12 (-9) 1,2

Одесский 100 79,8 (+2,2) 1,0 (+0,2) 11,9 40,8 (+12,8) 227 (+34) 6,8 (+1,7) 0,3 1,1 8 (-12) 1,2

Челябинский 99 77,9 (+2,9) 0,9 (+0,4) 12,1 38,5 (+13,9) 222 (+50) 5,0 (+1,1) 0,4 1,2 10 (-10) 1,3

Ячмень+АПсубтилип А

Михайловский 77,8 (+1,5) 1,1 (-1,1) 12,3 38,8 (+14,4) 203 (+17) 5,9 (+1,7) 0,3 1,3 11 (-10) 1,2

Одесский 100 80,4 (+2,8) 0,9 (+0,1) 11,8 40,1 (+12,1) 234 (+41) 6,3 (+1,2) 0,2 1,1 8 (-12) 1,3

Челябинский 99 78,7 (+3,7) 0,9 (+0,4) 12,1 37,4 (И2,8) 210 (+38) 5,0 (+1,1) 0,3 1,1 10 (-10) 1,3

Ячмень+Амилоризин ШОх

Михайловский 77,7 (+1,4) 1,2 (-1,0) 12,2 38,1 (+13,7) 195 (+9) 5,5 (+1,3) 0,3 1,2 12 (-9) 1,2

Одесский 100 78,1 (+0,5) 0,9 (+0,1) 11,8 39,5 (+11,5) 224 (+31) 6,2 (+1,1) 0,2 1,0 10 (-10) 1,2

Челябинский 99 76,5 (+1,5) 0,8 (+0,3) 12,0 36,3 (+11,7) 202 (+30) 4,8 (+0,9) 0,3 1,1 15 (-5) 1,3

Таблица 8 - Показатели солода, полученного из ячменя урожая 2006 г.

Наименование образца Экстрактивность, % от СВ Разность экстрактов в СВ солода тонкого и грубого помолов,% 1 Белок, % от СВ Число Кольбаха, % \ Аминный азот, мг/100 г экстракта Редуцирующие сахара, г/100 см3 сусла Цвет ность сусла, ц.ед. Кислотность сусла, к.ед. Продолжительность осахаривания, мин Вязкость сусла, мПа с

Контроль

Михайловский 78,2 2,0 12,0 38,0 198 5,5 03 1,0 15 1,4

Одесский 100 80,3 2,6 11,2 403 208 5,4 0,4 1,1 15 1,4

Челябинский 99 79,6 2,5 11,5 37,8 177 53 03 0,9 | 20 1,4

Ячмень+Целловиридин Г20х

Михайловский 81,0 (+2,8) 13 (-0,7) 11,9 393 (+1,3) 209 (+11) 7,2 (+1,7) 03 1,1 13 (-2) 13

Одесский 100 82,5 (+2,2) 1,6 (-1,0) 11,2 41,8 (+1,5) 218 (+10) 7,5 (+2,1) 0,4 1,2 10 (-5) и

Челябинский 99 81,8 (+2,2) 2,1 (-0,4) 11,4 39,5 (+1,7) 194 (+17) 63 (+1,0) 03 и 15 (-5) 13

Ячмень+АПсубтилин А

Михайловский 80,0 (+1,8) 1Д (-0,9) 11,9 40,1 (+2,1) 211 (+13) 6,8 (+1,3) 0,4 и 10 (-5) 13

Одесский 100 83,0 (■»2,7) ¡а (-1,4) 11,1 413 (+1,0) 219 (+11) 7,6 (+2,2) 03 1,1 8 (-7) 13

Челябинский 99 81,7 (+2,1) 1,7 (-0,8) 11,5 39,4 .(+1,6) 183 (+6) 6,7 (+1,2) 0,2 1,2 10 (-10) и

Ячмень+Амилоризин Л10х

Михайловский 79,3 (+1,1) 13 (-0,7) 12,0 39,6 (+1,6) 206 (+8) 6,1 (+0,6) оз 1,2 10 (-5) и

Одесский 100 82,1 (+1,8) 1,5 (-1,1) 11,2 40,7 (+0,4) 210 (+2) 7,0 (+1,6) 0,2 1,1 10 (-5) и

Челябинский 99 80,6 (+1,0) 1,5 (-1,0) 11,5 383 (+0,5) 181 (+4) 63 (+0,8) 0,2 и 15 (-5) 13

Целловиридин Г20х и АПсубтилин А могут быть эффективно использованы для интенсификации процесса солодоращения и улучшения качества солода, полученного из ячменя Башкирии, в количестве 0,15% к массе зерна. При этом обеспечивается сокращение продолжительности проращивания на 1 сут, повышение активности ферментативного комплекса солода и, как следствие, улучшение его технологических показателей за счет накопления большего количества экстрактивных веществ (редуцирующих Сахаров и аминного азота), уменьшения продолжительности осахаривания и вязкости сусла.

2.2.6 Исследование физико-химических свойств пивного сусла и пива, приготовленного из солода с биокаталитической обработкой

Для окончательного решения вопроса о пригодности для пивоварения ячменя, выращенного в Республике Башкортостан, были приготовлены опытные образцы пива с экстрактивностыо начального сусла 11%. Сбраживание проводили по классической технологии. В качестве контроля приняли пиво из солода, полученного без ферментных препаратов.

Таблица 9 - Физико-химические показатели сусла

Наименование образца сусла из солода Видимый экстракт сброженного сусла,0/» рН Редуцирующие сахара, г/100см сусла Амшшый азот, мг/100см3 сусла \ ксс, %

Контроль

Михайловский 3,1 5,90 5,2 21,7 71,8

Одесский 100 2,8 5,87 5,5 22,3 74,5

Челябинский 99 3,9 6,00 4,8 19,3 64,5

Ячмень+Целловиридин Г20х

Михайловский 2,9 5,75 6,9 23,1 73,6

Одесский 100 2,6 5,70 7,4 26,2 76,3

Челябинский 99 3,2 5,83 6,3 23,5 70,9

Ячмень+АПсубтилин А

Михайловский 1,8 5,64 7,7 29,0 83,6

Одесский 100 1,5 5,60 7,9 28,4 86,3

Челябинский 99 2,4 5,70 7,0 24,4 78,2

Ячмень+Амилоризин ПЮх

Михайловский 3,0 5,68 6,7 23,2 72,7

Одесский 100 2,7 5,62 7,2 27,1 75,5

Челябинский 99 3,3 5,73 6,3 21,8 70,0

Сусло, полученное с применением биокатализаторов (таблица 9), обла-

дало более низким, по сравнению с контролем, значением рН, большей концентрацией СВ (в т.ч. содержанием редуцирующих и аминного азота), что

обеспечило высокую КСС. То есть солод, полученный с применением ФП, имеет большее амилолитическое и протеолитическое растворение. Сусло, полученное из солода с применением АПсубтилина А, обладает лучшими характеристиками по сравнению с остальными образцами, а обработка ячменя Амилоризином ШОх показала меньший эффект.

Пиво из опытного солода, удовлетворяло требованиям ГОСТ Р 51174 (таблица 10).

Таблица 10 - Физико-химические показатели пива

Наименование Массовая до- Цветность, Кислотность, Дегустационная

образца солода ля спирта, % Н- ед. к. ед оценка, балл

Контроль

Михайловский 2,54 0,8 1,6 20

Одесский 100 2,72 0,9 1,7 20

Челябинский 99 2,60 1Д 1,5 19

Ячмень+Целловиридин Г20х

Михайловский 2,88 0,8 2,6 22

Одесский 100 3,11 1,0 2,6 22

Челябинский 99 3,04 1,2 2,7 20

Ячмень+АПсубтилин А

Михайловский 3,20 0,7 2,5 23

Одесский 100 3,74 1,1 2,6 23

Челябинский 99 2,96 1,3 2,8 22

Ячмень+Амилоризин П10х

Михайловский 2,87 1,6 2,3 20

Одесский 100 3,06 1,2 2,0 22

Челябинский 99 2,93 1,5 2,1 20

2.2.7 Разработка способа применения солодовых ростков

Известно, что количество образующихся при солодоращении ростков составляет 3-5% к массе СВ солода. Представляется перспективным их использование как вторичных материальных ресурсов для производства кормов для животных.

В ростках определили содержание сырого протеина и минеральных веществ в ростках: азота, фосфора, калия и кальция, необходимых в рационах животных (таблица 11). Содержание сырого протеина в среднем составляет 31,5%, что соответствует требованиям комбикормовой промышленности. Содержание фосфора, калия и кальция в солодовых ростках всех сортов ячменя было примерно одинаковым, что можно объяснить тем, что ячмень

выращен в одинаковых агротехнических условиях с внесением равных доз удобрений.

Нами разработан способ замещения солодовыми ростками мясокостной муки и составлен рецепт комбикорма (таблица 12) для группы свиней ПК-55 (откармливаемых от 40 до 110-120 кг) в соответствии с классификатором продукции комбикормовой промышленности.

Таблица 11 - Состав ростков солода, % от СВ

Наименование образца Сырой прогеин, % Фосфор, % Калий, % Кальций, %

Урожай 2004 г.

Михайловский 31,8 0,45 0,165 0,449

Одесский 100 33,6 0,48 0,195 0,681

Челябинский 99 32,5 0,49 0,194 0,686

Урожай 2005 г.

Михайловский 31,7 0,47 0,184 0,604

Одесский 100 32,0 0,48 0,175 0,574

Челябинский 99 31,3 0,45 0,165 0,502

Урожай 2006 г.

Михайловский 28,9 0,35 0.144 0,215

Одесский 100 31,4 0,42 0,156 0,375

Челябинский 99 30,9 0,41 0,155 0,418

Таблица 12 - Рецепты полнорационного комбикорма для свиней

Состав Процент ввода

Исходный рецепт Рецепт с солодовыми ростками

Ячмень 57,49 43,93

Пшеница 28 30,00

Горох - 10,37

Мука мясокостная 4,13 -

Солодовые ростки - 9,00

Шрот подсолнечный 7,93 2,735

Известняковая мука 36,10 1,11

Монокальцийфосфат - 0,54

Соль поваренная 0,14 0,32

Витамиино-минеральный комплекс свиной, финишер, 1322П 2,0 2,0

Комбикорм с применением солодовых ростков соответствует требованиям стандарта (таблица 13), не уступает по качеству корму, содержащему мясокостную муку, и дешевле на 9 % при сохранении питательной ценности. Широкое внедрение комбикорма с предположительным использованием солодовых ростков, образующихся на предприятиях пивоваренной промышлен

Таблица 13 - Показатели качества комбикормов

Наименование показателя Требования к качеству комбикорма по ГОСТ 50257-92 Исходный рецепт Рецепт с солодовыми ростками

Сырой протеин, % Не менее 14,00 14,28 14,00

Сухое вещество, % - 86,00 86,04

Сырая клетчатка, % Не более 6,0 5,5 5,5

Лизин, % Не менее 0,6 0,64 0,65

Метионин+цистин, % Не менее 0,36 0,46 0,44

Са, % Не менее 0,6 0,8 0,8

Р,% Не менее 0,5 0,56 0,50

Р усвояемый, % - 0,35 0,30

№С1, % Не более 0,8 0,8 0,8

иости Башкортостана, позволит улучшить экологическую обстановку, извлечь дополнительную прибыль, обеспечив утилизацию данного вида вторичных материальных ресурсов.

2.2.8 Технологическая схема получения пивоваренного солода

По результатам исследований были рекомендованы технологические приемы получения солода из скарифицированного ячменя с регуляторами роста (I), что требует установки дополнительного оборудования, и с применением биокатализаторов (П).

Вода -

Дезинфицирующие вещества -

Вода, сжатый воздух -

I. Гибберелловая кислота -

II. Ферментный препарат -

I. Хлорид натрия -

Кондиционированный восщух-

Горячий воздух -

I - технология солодоращения скарифицированного ячменя с ГК и ЫаС1;

II - технология солодоращения с применением биокатализаторов.

выводы

1. Установлена возможность использования сортов Михайловский и Одесский 100, выращиваемых в Башкортостане, для получения пивоваренного солода стабильного качества с применением скарификации или биокатализаторов.

2. Установлен эффект интенсификации замачивания и солодоращения травмированного ячменя. Рекомендовано определять степень травмирован-ности зерна ячменя методами интроскопии или окрашивания.

3. Разработан технологический прием механической скарификации зерна с последующим его проращиванием с применением индуктора и ингибитора роста, что способствовало сокращению суммарной продолжительности замачивания и проращивания на 3 сут и улучшению показателей качества солода, сусла и пива за счет выравнивания свойств скарифицированного и травмированного зерна. В качестве индуктора использовали гибберелловую кислоту, ингибитора - хлорид натрия.

4. Рекомендовано применение биокатализаторов Целловиридина Г20х и АПсубтилина А при замачивании ячменя для интенсификации технологического процесса на 1 сут и улучшения технологических свойств солода и качества пивного сусла и пива.

5. Обоснован способ использования солодовых ростков для приготовления комбикорма для свиней взамен костной муки. Разработан рецепт комбикорма.

6. Разработаны интенсивные способы получения светлого пивоваренного солода с применением скарификации и биокаталитической обработки.

7. Разработана технологическая документация на производство пивоваренного солода по интенсивным технологиям.

Целесообразность применения биокатализаторов для интенсификации солодоращения при производстве светлого солода подтверждается ожидаемым экономическим эффектом, составляющим 1,35 млн. руб на 1 млн. дал пива.

Экономическая эффективность применения механической скарификации с последующим использованием регуляторов роста подтверждается расчетным экономическим эффектом, составляющим 2,3 млн. руб на 1 млн. дал пива.

Ожидаемый экономический эффект от замены мясокостной муки ростками солода составит 500 руб на 1 т комбикорма.

Список работ, опубликованных по результатам диссертации:

1.Будакова Э.Д., Леонова С.А. Исследование возможности применения новых сортов ячменя в пивоварении в условиях Республики Башкортостан // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Вавиловские чтения-2004», Саратов: СГАУ. 2004. - С. 29-31.

2. Будакова Э.Д., Леонова С.А. Пивоваренные качества ярового ячменя Республики Башкортостан // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Перспективы агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»» - Уфа: БГАУ, 2006. Часть 3. - С. 150-152.

3. Будакова Э.Д. Качество ячменя и солода Республики Башкортостан // Материалы I Всероссийской научно-практической конференции «Молодые ученые в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»» - Уфа: БГАУ, 2006. Часть 1. - С. 83-85.

4. Будакова Э.Д. Применение ферментных препаратов при солодоращении // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном производстве» - Уфа: БГАУ, 2007. Часть IV. - С. 322-325.

5. Будакова Э.Д., Ермолаева Г.А., Леонова С.А. Исследование качества ячменя Республики Башкортостан // Пиво и напитки. - 2008. - №1. - С. 46-47.

6. Будакова Э.Д. Исследование возможности использования ростков солода при производстве комбикорма // Материалы Международной научно-практической конференции «Биотехнологические системы как один из инструментов реализации «Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы»» - пос. Персиановский: ДонГАУ, 2008. -С. 8-12.

7. Будакова Э.Д. Исследование качества ячменя Республики Башкортостан // Материалы II Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов «Молодежная наука и АПК: проблемы и перспективы» -Уфа: ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2008. Часть 1. - С. 241-244.

8. Будакова Э.Д., Махмутова Л.И., Миронова И.В., Нигматьянов A.A. Перспективы использования отходов пивоварения при производстве комбикормов И Материалы Международной научно-практической конференции «Наука в современных условиях: от идеи до внедрения» - г. Димитровград. - Ульяновск: УлГТУ, 2008. - С. 56-61.

9. Будакова Э.Д., Ермолаева Г.А. Исследование пивоваренного солода, полученного с применением биокатализаторов, из ячменя Республики Башкортостан // Пиво и напитки. - 2008. - №5. - С. 21-23.

10. Будакова Э.Д. Применение скарификации для повышения качества солода // Пиво и напитки. - 2008. - №5. - С. 44-46.

Подписано в печать 10.11.08 Формат 30x42 '/8. Бумага типографская № 1. Печать офсетная. Печ. л. 1,1. Тираж 110 экз. Заказ 205. 125080, Москва, Волоколамское ш., 11. Издательский комплекс МГУПП

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Современное состояние производства ячменя и солода в России

1.2 Требования пивоваренного ячменя к условиям внешней среды

1.3 Характеристика зон возделывания пивоваренного ячменя в Российской Федерации

1.4 Биохимический состав пивоваренного ячменя

1.4.1 Углеводы

1.4.2 Белковые вещества

1.4.3 Полифенольные вещества

1.5 Ферментативная активность ячменя и солода 28 1.5.1 Изменение ферментативной активности ячменя во время со-лодоращения ^

1.5.1.1 Протеазы ячменя и солода

1.5.1.2 Цитазы ячменя и солода

1.5.1.3 Амилазы ячменя и солода

1.5.1.4 Эстеразы ячменя и солода

1.6 Способы солодоращения

1.7 Влияние качества перерабатываемого ячменя на условия со-лодоращения

1.7.1 Физическое состояние зерна ячменя

1.7.2 Взаимосвязь параметров солодоращения и белкового состава ячменя

1.7.3 Требования к современным технологиям солодоращения

1.8 Способы интенсификации солодоращения

1.8.1 Применение регуляторов жизнедеятельности зерна

1.8.2 Физическое воздействие на зерно ячменя

1.8.3 Механические методы воздействия

1.8.4 Применение ферментных препаратов

1.8.4.1 Характеристика ферментных препаратов

1.8.4.2 Ферментные препараты, применяемые в пивоваренной промышленности

1.9 Качество готового солода

1.10 Переработка вторичных материальных ресурсов солодовенного производства 76 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 79 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Объекты и методы исследования '

2.1.1 Объекты исследования

2.1.2 Условия проведения опытов

2.1.3 Методы исследования

2.1.3.1 Определение физико-химических и физических показателей ячменя

2.1.3.2 Лабораторное солодоращение

2.1.3.3 Определение физико-химических и биохимических показателей солода

2.1.3.4 Определение физико-химических и физических показателей пивного сусла и пива

2.1.3.5 Определение содержания минеральных веществ в ростках солода

2.2 Результаты экспериментов и их обсуждение

2.2.1 Исследование пивоваренных свойств ячменя Республики Башкортостан

2.2.1.1 Мониторинг пивоваренного ячменя Республики Башкортостан

2.2.1.2 Исследование качества солода, полученного из ячменя Республики Башкортостан

2.2.2 Исследование возможности улучшения технологических свойств пивоваренного солода из ячменя Республики Башкортостан с применением скарификации

2.2.2.1 Определение степени травмированности зерна ячменя и ее влияния на качество солода

2.2.2.2 Улучшение качества зерна в результате его скарификации

2.2.2.3 Выбор концентрации гибберелловойкислоты и хлорида натрия

2.2.2.4 Разработка способа интенсификации солодоращения скарифицированного зерна

2.2.2.5 Исследование физико-химических свойств пивного сусла и пива, приготовленного из солода, полученного из скарифицированного зерна

2.2.3 Исследование возможности улучшения технологических свойств пивоваренного солода из ячменя Республики Башкортостан с применением биокатализаторов

2.2.3.1 Определение дозировки ферментных препаратов при производстве солода

2.2.3.2 Изучение влияния биокатализаторов на активность ферментов солода, полученного из ячменя Республики Башкортостан

2.2.3.3 Изучение влияния обработки ячменя биокатализаторами на физико-химические показатели готового солода

2.2.3.4 Исследование физико-химических свойств пивного сусла и пива, приготовленного из солода, полученного с применением биокатализаторов

2.2.4 Разработка способа применения солодовых ростков

2.2.4.1 Изучение состава ростков солода из ячменя пивоваренных сортов, выращенных в Республике Башкортостан

2.2.4.2 Разработка рецептуры полнорационного комбикорма для свиней с добавлением сушеных солодовых ростков

2.2.5 Технологическая схема получения пивоваренного солода 143 ВЫВОДЫ 145 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 147 ПРИЛОЖЕНИЯ

Пивоваренная отрасль России впервые показала существенный рост производства в 1997 г. (на 25%), что стало следствием восстановления экономики ее предприятий, усилением конкурентной борьбы в данном секторе и снижения акциза. Даже, несмотря на кризис, в 1998 г. выпуск пива увеличился на 28%, а в 1999 г. было зафиксировано максимальное увеличение производства - почти на 32%. После 1999 г. темпы роста этого вида продукции продолжались. Так, по сравнению с 2003 г., в 2004 г. рост составил 11%, в 2005 г. - 6%, в 2006 г. — 10%, в 2007 г. - 16%. Росту производства способствовали, прежде всего, рост экономики России в целом и доходов населения, а также грамотная маркетинговая стратегия, вывод на рынок новых марок, рестайлинг существующих брендов, расширение рынков сбыта, оптимизация систем дистрибьюции [1]. ,

В Республике Башкортостан действуют 8 пивоваренных предприятий, отличающихся организационно-правовыми формами, мощностями и характером технологического процесса. В основном рост объемов производства обеспечивают два крупных производителя — ОАО «Комбинат пивобезалкогольных напитков «Шихан» (г. Стерлитамак) и ОАО «Амстар» (г.Уфа), использующие значительные объемы солода [95].

До недавнего времени большинство выращиваемого в РФ ячменя не отвечало требованиям модернизированного пивоваренного производства ни по количеству, ни по качеству. Низкие урожаи и неудовлетворительное качество отечественного сырья - следствие недостатка качественных семян востребованных сортов, ограниченности ассортимента, примитивных технологий, неадекватных условий сортировки и хранения, в целом неэффективного менеджмента. Однако ситуация быстро меняется: спрос на пивоваренный ячмень стимулирует предложение качественного сырья.

Десять лет назад доля импортного ячменя и солода доходила до 70%. Импорт сырья увеличивал расходы пивоваров. Чтобы изменить ситуацию, они начали реализовывать собственные агропроекты. Сейчас 75% потребности в солоде покрывается отечественным сырьем [63].

Россия — один из крупнейших мировых потребителей пивоваренного солода. По данным компании "Русский солод" [61], объем мирового рынка солода составляет 16 млн т без учета Китая, по которому отсутствуют точные оценки. Потребность российского пивоваренного рынка в 2007 г. в солоде, по данным Союза российских пивоваров (СРП), составила 1,45 млн т. Усилиями отечественных компаний в 2007 г. было произведено 1,2 млн т, или 82% от требуемого объема. Остальное сырье импортировалось. По прогнозам председателя совета директоров «Русского солода» К. Миновалова Россия в 2008 г. будет импортировать и солод, и ячмень.

Актуальность работы. Россия считается одним из наиболее перспективных и динамично развивающихся рынков пива в мире. В связи с увеличением числа пивоваренных заводов, объемов производимого пива и конкуренцией на потребительском рынке необходимо расширение сырьевой базы отрасли. Один из путей расширения сырьевой базы пивоваренных предприятий - разработка Q рекомендаций по использованию новых зон выращивания пивоваренного ячменя, в том числе Республика Башкортостан.

В соответствии с «Отраслевой целевой программой обеспечения устойчивого производства пивоваренного ячменя и солода в Российской Федерации на период до 2010г.» [84] производство высококачественного пивоваренного ячменя в РФ к 2010г. должно составить не менее 2,5 млн т, что обеспечит в полном объеме потребности пивоваренной и солодовенной промышленности, а также создаст экспортный потенциал. Программой предусматривается комплекс мероприятий, позволяющих решить поставленную задачу, в том числе, совершенствование системы семеноводства пивоваренного ячменя и внедрение новых сортов, адаптированных к природно-климатическим условиям зоны произрастания. В связи с этим мониторинг пивоваренных свойств районированных в Республике Башкортостан сортов ячменя с целью разработки технологических приемов, позволяющих получить из него солод хорошего и стабильного качества с сокращением длительности процесса.

Цель и задачи исследований

Диссертационная работа посвящена разработке интенсивных технологических приемов получения светлого пивоваренного солода с использованием перспективных сортов ячменя, возделываемого в Республике Башкортостан, для сокращения дефицита отечественного солода.

Цель данной работы - разработка способов интенсификации солодораще-ния на основе применения биокатализаторов и скарификации (механического повреждения семенной оболочки) для использования ячменя Республики Башкортостан в пивоварении.

Для реализации цели были поставлены следующие задачи:

- провести мониторинг ячменя Республики Башкортостан, для чего изучить физические, биохимические и технологические свойства пивоваренного ячменя сортов Михайловский, Одесский 100, Челябинский 99, и выявить наиболее стабильный по пивоваренным свойствам сорт ячменя по результатам мониторинга;

- изучить взаимосвязь травмированности зерна ячменя и качества полученного из него солода;

- определить возможность применения механической скарификации с целью интенсификации процесса солодоращения и стабилизации качества солода;

- применить отечественные ферментные препараты Целловиридин Г20х, АПсубтилин А и Амилоризин ШОх для увеличения ферментативной активности, степени растворения и экстрактивности солода;

- разработать технологические приемы получения пивоваренного солода с использованием результатов исследований и технологическую документацию по интенсивным способам;

- разработать способ переработки солодовых ростков;

- определить экономический эффект внедрения интенсивных технологий производства солода из ячменя, возделываемого в Республике Башкортостан. Научная новизна работы

1. Проведено комплексное исследование пивоваренных качеств и биохимических свойств солода, полученного из ячменя Республики Башкортостан, и изучены его технологические свойства.

2. Обосновано применение механической скарификации пивоваренного ячменя с целью интенсификации солодоращения и улучшения качества готового солода.

3. Впервые в пивоварении применен наиболее селективный метод интроскопии, позволивший выявить скрытые дефекты зерна, оказывающие влияние на протекание процессов растворения солода.

4. На основании изучения состава ростков обоснован способ их применения взамен мясокостной муки в комбикормах.

Практическая значимость

Установлена возможность использования пивоваренного ячменя Республики Башкортостан для приготовления пивоваренного солода стабильного качества с применением разработанных технологических приемов.

Установлена перспективность применения ячменя сортов Михайловский, Одесский 100 и допускается к применению Челябинский 99, выращенных в северной лесостепной зоне Республики Башкортостан, с целью расширения сырьевой базы пивоваренного ячменя России.

Разработаны интенсивные технологии светлого солода из скарифицированного ячменя с применением регуляторов роста (гибберелловой кислоты и хлорида натрия) и с использованием биокатализаторов Целловиридина Г20х и АПсубтилина А, позволяющие сократить продолжительность технологического процесса на 3 сут и 1 сут соответственно. Ожидаемая экономическая эффективность от внедрения данных технологий составит 2,3 млн руб и 1,35 млн руб на 1 млн дал пива соответственно.

Разработана и утверждена технологическая документация (ТИ) получения солода по интенсивным технологиям с применением механической скарификации и биокаталитической обработки.

Разработан способ утилизации солодовых ростков путем внесения их в состав комбикорма для свиней взамен мясокостной муки. Апробация использования комбикорма проведена в фермерском хозяйстве «Агронек» Уфимского района. Ожидаемый экономический эффект от замены мясокостной муки ростками солода составит 500 руб на 1 т комбикорма.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались на научных конференциях:

1. Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная 117-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова. Вавиловские чте-ния-2004. Саратовский ГАУ, 2004. Секция переработки с/х продукции.

2. Перспективы агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»// Всероссийская научно-практическая конференция в рамках XVI международной специализированной выставки «АгроКомплекс-2006».

3. Молодые ученые в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»//1 Всероссийская научно-практическая конференция.

4. Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном производстве (в рамках XVII международной специализированной выставки «АгроКомплекс-2007»)// Всероссийская научно-практическая конференция.

5. Биотехнологические системы как один из инструментов реализации «Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 20082012 годы»// Международная научно-практическая конференция, посвященная 5-летию со дня основания факультета биотехнологии, товароведения и экспертизы товаров. - пос. Персиановский: ДонГАУ, 2008.

6. Молодежная наука и АПК: проблемы и перспективы// II Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых и аспирантов.-Уфа: ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2008.

7. Наука в современных условиях: от идеи до внедрения// Международная научно-практическая конференция г. Димитровград. - Ульяновск: Ул-ГТУ, 2008.

Публикации

По результатам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 в издании, рекомендованном ВАКом, отражающих ее основное содержание.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ВЫВОДЫ

1. Установлена возможность использования сортов Михайловский и Одесский 100, выращиваемых в Республике Башкортостан, для получения пивоваренного солода стабильного качества с применением скарификации и биокатализаторов.

2. Установлен эффект интенсификации1 замачивания и солодоращения травмированного ячменя. Рекомендовано определять степень травмирован-ности зерна ячменя методами интроскопии или окрашивания.

3. Разработан технологический прием механической скарификации зерна с последующим его проращиванием с применением индуктора и ингибитора роста. В качестве индуктора использовали гибберелловую кислоту, ингибитора - хлорид натрия. Данный прием способствовал сокращению продолжительности замачивания и проращивания на 3 сут и улучшению показателей качества солода, сусла и пива за счет выравнивания свойств скарифицированного и травмированного зерна.

4. Рекомендовано применение биокатализаторов Целловиридин Г20х и АПсубтилин А при замачивании ячменя для интенсификации технологического процесса на 1 сут и улучшению технологических свойств солода и качества пивного сусла и пива.

5. Обоснован способ использования солодовых ростков для приготовления комбикорма для свиней для замены костной муки. Разработан рецепт комбикорма.

6. Разработаны интенсивные способы получения светлого пивоваренного солода с применением скарификации и биокаталитической обработки.

7. Разработана технологическая документация на производство пивоваренного солода по интенсивным технологиям.

8. Снижение затрат на сырье при использовании ячменя Башкирии в производстве солода составляет 40%. Ожидаемый экономический эффект 3000 руб на 1 т ячменя.

Целесообразность применения биокатализатора для интенсификации солодоращения при производстве светлого солода подтверждается ожидаемым экономическим эффектом, составляющим 1,35 млн руб на 1 млн. дал пива.

Расчетный экономический эффект применения механической скарификации с последующим использованием регуляторов роста составляет 2,3 млн. руб на 1 млн дал пива.

Ожидаемый экономический эффект от замены мясокостной муки ростками солода составит 500 руб на 1 т комбикорма, или 8 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, результаты проведенного обзора научно-технической литературы позволили установить следующее.

В производстве пивоваренного солода в России существует дефицит отечественного ячменя, составляющий 10 % от потребности производства.

Качество зерна ячменя далеко не всегда удовлетворяет требованиям стандарта в условиях усиливающейся конкуренции производителей пива, в связи с чем, сохраняется тенденция к интенсификации производственного процесса с получением качественного солода.

Особенности химического состава ячменя позволяют направленно корректировать ведение технологического процесса производства для получения солода с заранее заданными параметрами.

Почвенно-климатические условия Республики Башкортостан неоднородны, но имеются территории, а именно Северная, Северо-Восточная и Южная лесостепи (таблица 1.2), которые позволяют производить ячмень, пригодный для использования в пивоварении.

В процессе уборки урожая образуется большое количество травмированных семян из-за специфичности уборочной техники, а также под влиянием природных факторов.

Существует вид предпосевной обработки семян — скарификация - частичное травмирование оболочки зерна. На сегодняшний день скарификация применяется только в качестве обработки твердокаменных семян для улучшения прорастания и получения равномерных всходов. Скарификация пивоваренного ячменя перед солодоращением ранее не применялась, хотя данный вид обработки зерна для повышения способности прорастания и интенсификации солодоращения более простой и удобный по сравнению с полным удалением оболочки.

Целесообразно применение биокатализаторов для лучшего растворения солода, получаемого из ячменя, выращенного в сложных климатических условиях Республики Башкортостан.

Вопросы рационального использования отходов особенно актуальны для предприятий пищевой промышленности, где доля материальных издержек на приобретение сырья и производство продукции превышает 90%. Одним из основных направлений переработки вторичных материальных ресурсов пивоварения является получение кормовых продуктов на их основе.

Из выше изложенного следует, что необходимо

- изучить пивоваренные свойства сортов ячменя, допущенного к возделыванию на территории Республики Башкортостан;

- разработать технологии интенсификации получения пивоваренного солода из указанного ячменя;

- исследовать качество пива, сваренного из исследуемых образцов;

- разработать и обосновать нормы ввода вторичных материальных ресурсов пивоваренной промышленности в комбикорм.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 2.1 Объекты и методы исследования 2.1.1 Объекты исследования

Объектом исследования являлся пивоваренный ячмень сортов Михайловский, Одесский 100 и Челябинский 99 урожаев 2003-2006 гг., выращенный на сортоиспытательных участках в Калтасинском районе северной лесостепи Республики Башкортостан, из которого получали светлый пивоваренный солод интенсивными способами.

Контролем служил солод, приготовленный традиционным способом.

Ячмень яровой М их а йл о веки й. Оригинатор: Московская с.-х. академия им. К.А. Тимирязева. Родословная: Мамми х Свитязь. Включен в Госреестр по Северо-Западному (2), Центральному (3), Волго-Вятскому (4) и Уральскому (9) регионам.

Разновидность нутанс. Средняя урожайность в регионах допуска 34,2 ц/га, на уровне стандартов. Максимальная урожайность 73,4 ц/га получена в Центральном регионе. В Республике Башкортостан максимальная урожайность 50,3 ц/га получена по Калтасинскому ГСУ в 1997 г.

Среднеспелый, вегетационный период 63-89 дней. Устойчивость к полеганию и засухе средняя.

Включен в списки пивоваренных и ценных по качеству сортов.

Ячмень Одесский 100. Выведен во Всесоюзном ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени селекционно-генетическом институте (Одесса) путем индивидуального отбора из популяции, полученной от скрещивания вы-соколизинной линии 774/74 (селекции ВСГИ) с линией Хадмерслебенер 36 462/64 (селекции ГДР). Авторы сорта: П. Ф. Горкавый и др. Сорт включен в Госреестр по Республике Башкортостан в 1987 году.

Разновидность нутанс. Вегетационный период составляет 65- 85 дней. Ячмень обладает высокой засухоустойчивостью.

Стебель тонкий, упругий, что позволяет возделывать ячмень на высоких агрофонах. Сорт исключительно выравнен по стеблестою. Потенциальная урожайность сорта высокая. Включен в списки пивоваренных и ценных по качеству сортов.

Ячмень Челябинский 99. Выведен в Челябинском НИИСХ. Получен при скрещивании Омский 89 и Красноуфимский 95. Включен в Госреестр по Уральскому региону.

Разновидность нутанс. Содержание белка в зерне изменяется в зависимости от предшественника от 11 до 14 %. Имеет хорошие крупяные качества. Экс-трактивность в зерне, выращенном по зернофуражной технологии, выше, чем у районированного сорта пивоваренного назначения, на 2% - 75 и 73% соответственно. Сорт включён в список пивоваренных ячменей [98].

2.1.2 Условия проведения опытов

Работа выполнена в условиях кафедры «Процессы ферментации и промышленного биокатализа» МГУ!ill, кафедры «Технологии хранения и переработки продукции растениеводства» и Научно-образовательного центра Башкирского государственного аграрного университета.

2.1.3 Методы исследования

2.1.3.1 Определение физико-химических и физических показателей ячменя

Показатели качества ячменя определяли следующими методами [17-28]:

- крупность по ГОСТ 30483-97 «Зерно. Методы определения общего и фракционного содержания сорной и зерновой примесей; содержания мелких зерен и крупности; содержание зерен, поврежденных клопом-черепашкой; содержания металломагнитной примеси» [31];

- способность к прорастанию по ГОСТ 10968-88 «Зерно. Методы определения энергии прорастания и способности прорастания» [25];

- массовую долю белковых веществ в сухом веществе ячменя по ГОСТ 10846-91 «Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка» модифицированным методом Кьельдаля [40];

- экстрактивность по ГОСТ 10844-74 «Зерно. Метод определения кислотности по болтушке» [27];

- массовую долю крахмала в сухом веществе ячменя по ГОСТ 10845-98 «Зерно и продукты его переработки. Метод определения крахмала» поляриметрическим методом Эверса [23];

- пленчатость зерна щелочным методом Омарова, основанном на растворении пектиновых веществ, связывающих цветочные пленки, горячим раствором щелочи [75];

- типы травмирования зерна ячменя по методике, разработанной Украинским научно-исследовательским институтом растениеводства, селекции и генетики [103].

2.1.3.2 Лабораторное солодоращение

Образцы ячменя, предназначенные для солодоращения, предварительно подвергали очистке и сортировке на двух ситах, имеющих ширину отверстий 2,5 и 2,2 мм и длину 20 мм. Отсортированное зерно замачивали в ящиках вместимостью 1 кг в воде при температуре 12-13°С до тех пор, пока степень замачивания не достигла 44%.

Продолжительность замачивания ячменя составила от 55 до 64 ч.

Режим замочки был принят воздушно-водяной: зерно попеременно находилось 8 ч под водой и 4 ч без воды.

Температуру 12-13°С поддерживали путем регулярной смены воды через каждые 2 ч, а при выдержке зерна без воды — промыванием зерна в течение 5 мин через каждые 2 ч. Мы приняли для всех сортов ячменя одну и ту же оптимальную степень замачивания 44%.

При солодоращении у зерна появляются пучки корешков (ростков), в первые 3-4 дня ращения белые, плотные, хорошо развитые, свежие и постепенно увядающие к седьмым или восьмым суткам ращения. Одновременно с развитием корешков наблюдается рост и листового зародыша (стебля), расположенного вдоль спинки зерна под плодовой оболочкой. Зародыш листка у нормального солода к концу проращивания должен составлять примерно 3/4 или 4/5 длины зерна и не выходить наружу в верхней части зерна в виде так называемых «гусаров».

Лабораторное солодоращение проводили в течение 7 сут. Чтобы зерно не подсыхало и корешки не подвяливались, его прикрывали сверху влажной полотняной салфеткой. При этом поддерживали следующий температурный режим ращения: 12—>16—>13°С.

Ежедневно прорастающее зерно ворошили вручную и производили орга-нолептическую оценку внешнего вида и качества растворения эндосперма зерна. По окончании солодоращения солод направлялся на высушивание. Общий цикл замачивания и солодоращения продолжался 10 сут.

Сушку солода производили в лабораторном сушильном шкафу с электрическим обогревом, регулятором температуры и принудительной вентиляцией. Продолжительность сушки составляла 24 ч — по 8 ч на каждой решетке по режиму сушки светлого солода.

Через каждые 6 ч сушки на 2 ч включали вентилятор. Ворошение солода производили вручную на каждой решетке 3 раза в сутки.

Свежевысушенный солод быстро освобождали от корешков (ростков); определяли содержание в нем влаги, которая составляла 3-4%.

Образцы сушеного солода хранили в темном, сухом месте в полотняных мешках в течение 1,5-2 мес при комнатной температуре, после чего анализировали.

Готовый солод имел специфический солодовый запах, сладковатый вкус, легко раздавливаемое зерно с мучнистой структурой эндосперма.

Один из основных показателей готового солода — растворение эндосперма, указывающее на глубину ферментативных процессов при солодораще-нии.

Действующий в настоящее время ГОСТ Р 29294-92 «Солод пивоваренный ячменный. Технические условия» содержит характеристику только минимума качественных показателей солода, а именно: внешнего вида, вкуса и аромата солода, влажности, мучнистости, экстрактивности, разности экстрактов грубого и тонкого помолов, массовой доли белковых веществ, числа Кольбаха, продолжительности осахаривания, кислотности, цветности и прозрачности сусла. Характеристика ферментативного комплекса солода в стандарте отсутствует.

В данной работе мы, кроме перечисленных показателей, определяли степень количество аминного азота, количество редуцирующих Сахаров, вязкость сусла, активность гидролитических ферментов.

2.1.3.3 Определение физико-химических и биохимических показателей солода

Показатели качества готового солода определяли следующими методами

30]:

- влажность по ГОСТ 13586-93 «Зерно. Метод определения влажности»

29];

- мучнистость путем поперечного или продольного разреза солодовых зерен и прямого подсчета количества мучнистых, полумучн истых и стекловидных зерен [75];

- массовую долю белковых веществ в сухом веществе солода по ГОСТ 10846-91 «Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка» [40];

- растворимый азот (числа Кольбаха) упариванием лабораторного сусла до сиропообразного состояния, и сжиганием по методу Кьельдаля, как при определении содержания азота в ячмене и солоде [40];

- экстрактивность солода стандартным методом, сущность которого заключается в переводе в раствор экстрактивных веществ солода под действием собственных ферментов при условиях, близких к оптимальным, с последующим отделением раствора и определением его концентрации пикнометриче-ским методом [9];

- продолжительность осахаривания - капельным методом с 0,1 н раствором J2 при определении экстрактивности солода [68];

- активную кислотность сусла с помощью рН-метра, титруемую кислотность - титрованием 0,1 н раствором гидроксида натрия [68];

- цветность лабораторного и пивного сусла путем колориметрического, титрования [68];

- вязкость лабораторного сусла стандартным методом с помощью вискозиметра Оствальда [40];

- аминный азот в лабораторном и пивном сусле - медным способом [40].

Определение редуцирующих Сахаров в солоде (оптический метод)

Метод основан на отделении полисахаридов сусла 96 %-ным этиловым спиртом с последующим поляриметрированием фильтрата [40].

Определение амилолитической активности (АС) солода и ферментных препаратов модифицированный фотоколориметрический метод)

Метод основан на определении скорости ферментативной реакции гидролиза крахмала, которую устанавливают по глубине превращения крахмала под действием фермента с применением колориметрической реакции крахмала с йодом. Глубину превращения крахмала определяют отношением подвергшихся гидролизу а-амилазой гликозидных связей к первоначальному числу этих связей в субстрате до гидролиза.

За единицу активности а-амилазы принимают такое количество фермента, которое катализирует расщепление за 1 мин при рН 4,7 и температуре 30° С 1 мкмоль гликозидных связей в растворимом крахмале при начальной его концентрации в инкубационной среде 1% [90].

При определении АС солода готовят основной и рабочий раствор солода. Для приготовления основного раствора навеску измельченного солода заливают фосфатным буфером с рН 4,8-4,9 и дистиллированной водой. Смесь выдерживают в течение 60 мин в термостате при 30°С, периодически перемешивая и отфильтровывают. Рабочий раствор, который готовят из основного путем разбавления последнего так, чтобы в рабочем растворе содержалось количество ферментов, обеспечивающих гидролиз крахмала в принятых условиях на 2070%. (таблица 2.1).

1. Алексейчева, Е.Ю. Современное состояние производства пива в России Текст. / Е.Ю. Алексейчева // Пиво и напитки. 2005. - №3. - С. 911.

2. Андреева, О.В. Влияние биологически активных веществ на качество светлого ячменного пивоваренного солода Текст. / О.В. Андреева, К.Т. Жашко, И.Э. Тартаковская // Пиво и напитки. 1999. - №4. - С. 20-22.

3. Баканов, Н. В. Кормление сельскохозяйственных животных Текст. / Н. В. Баканов, В. К. Менькин. -М.: Агропромиздат, 1989. 98 с.

4. Беличенко, A.M. Тенденции развития пивобезалкогольной отрасли России Текст. / A.M. Беличенко // Пиво и напитки. 2002. - №2. - С. 10.

5. Борисоник, З.Б. Ячмень яровой Текст. / З.Б. Борисоник. М.: Колос, 1974.-246 с.

6. Боярский, JI. Т. Технология кормов и полноценное кормление сельскохозяйственных животных/ Серия «Ветеринария и животноводство» Текст. / JI. Т. Боярский. Ростов на Дону: Феникс, 2001. - 230 с.

7. Братерский, Ф.Д. Ферменты зерна Текст. / Ф.Д. Братерский — М.: Колос, 1994. 196 с.

8. Булгаков, И.И. Биохимия солода и пива Текст. / И.И. Булгаков. М.: Пищевая промышленность, 1976. - 358 с.

9. Великая, Е.И. Лабораторный практикум по курсу общей технологии бродильных производств (общие методы контроля) Текст. 2-е изд., перераб. и доп. / Е.И. Великая, В.Ф. Суходол. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. 312 с.

10. Вербицкая, Н.М. Основные элементы технологии возделывания пивоваренного ячменя Текст. / Н.М. Вербицкая // Достижения с.-х. науки и практики. 1979. - № 2. - С. 23-25.

11. Верхотуров, В. В. Состояние антиоксидантной системы ячменя при замачивании и солодоращеиии Текст. / В. В. Верхотуров, В. К. Топо-рищева // Хранение и перераб. сельхозсырья. 2003. - № 9. - С. 26-30.

12. Верхотуров, В.В. Окислительные процессы и антиоксидантная система при анаэробном солодоращеиии ячменя Текст. / В.В. Верхотуров, В.К. Топорищева, Н.В. Лобова // Хранение и перераб. сельхозсырья. -2004. № 8. - С. 9-12.

13. Вильяме, В.Р. Работы по почвоведению Текст. Т. I. / В.Р. Вильяме, 1978.-140 с.

14. Вторичные материальные ресурсы пищевой промышленности: Образование и использование. Справочник Текст. М.: Экономика, 1984. - 210 с.

15. Главарданов, Р. Ферменты микробиологического происхождения -улучшители фильтруемости сусла и пива Текст. / Р. Главарданов //16.17,18