Замачивание ячменя

Проращивание ячменя происходит лишь при определенной влажности. Влажность ячменя при хранении не должна превышать 12 %, чтобы ограничить до минимума жизненные проявления в ячмене во избежание потерь веществ и необратимых повреждений зерна. Прорастание начинается при добавлении воды. Жизненные проявления становятся заметными в зерне уже при 30 %-ном содержании влаги. Быстрее и равномернее ячмень прорастает при влажности около 38 %, а для достижения желаемой степени растворения эндосперма и связанного с ней накопления ферментов требуется влажность 43-48 %, а иногда и выше.

Большую часть вегетационной воды подводят в процессе замачивания, и оптимальная максимальная влажность зерна достигается на соответствующих стадиях проращивания. Требования к качеству и чистоте замочной воды долгое время были теми же, что и д ля нормальной питьевой воды — в ней не должно быть загрязнений физической, химической и биологической природы. Семенная оболочка (теста) полупроницаема — она позволяет диффундировать внутрь зерна воде. Этим можно объяснить, к примеру, ингибирующее действие на прорастание NO2. Правда, обычно концентрация ионов, содержащихся в замочной воде, настолько мала, что их непосредственное действие выявить невозможно.

Поглощение воды зерном ячменя
Водопоглощение происходит в основном через капилляры, выходящие в основании зерна, вследствие чего в первые часы влажного замачивания зародыш, начиная от щитка, поглощает воду значительно быстрее, чем другие его части (за исключением цветочной оболочки). В первые 4-8 ч замачивания поглощение воды велико, но по мере приближения к точке насыщения его интенсивность быстро снижается и определяется способностью ячменя к набуханию. Водопоглощение зависит от следующих факторов.

• Свойства ячменя. Полным зернам требуется больше времени для достижения той же влажности, чем слабым, однако на эти различия оказывает влияние и способ замачивания. Например, если чисто или преимущественно преобладающее «мокрое» замачивание вызывает заметные расхождения в водопоглощении крупных и мелких зерен, то продолжительные воздушные паузы способствуют существенному выравниванию процесса водопоглощения, что делает возможным даже совместное замачивание ячменя I и II сортов. Исходная влажность ячменя не имеет особого значения, в отличие от структуры зерна, зависящей от условий года созревания зерна. Ячмень, выросший при жаркой и сухой погоде, характеризуется медленным водопоглощением, как и ячмень, не достигший солодовой зрелости (последний проявляет, как правило, четко выраженную водочувствительность). В ячмене, богатом белками, медленное водопоглощение обнаруживается лишь тогда, когда из-за условий роста и уборки урожая структура их зерна оказывается неблагоприятной для поглощения воды (в противном случае у партий ячменя урожая одного года различия не обнаруживаются). Кроме того, водопоглощение зависит от сорта ячменя.

• Температура замочной воды. Чем теплее вода для замачивания, тем быстрее происходит водопоглощение. В качестве нормальной температуры принята температура 10-12 °С; содержание в воде солей жесткости (или других ионов) особого значения для водопоглощения не имеет. Чтобы добиться влажности 43 % при разной температуре воды для ячменя одного сорта, необходима следующая продолжительность замачивания: 9 °С — 78 ч, 13 °С - 54 ч, 17 °С - 46 ч, 21 °С — 28 ч. Наиболее физиологически благоприятной температурой воды в случае применения преимущественно «мокрого» замачивания является температура 12-13 °C.

• Способ замачивания. Водопоглощение при чисто «мокром» замачивании происходит медленнее, чем при замачивании с воздушными паузами. Особо благоприятное действие оказывают длительные воздушные паузы между отдельными стадиями «мокрого» замачивания. Например, для получения указанной влажности зерна 43 % достаточно 12-часовой фазы «мокрого» замачивания при общей продолжительности замачивания 52 ч.

Снабжение зерна кислородом
С повышением влажности усиливается дыхание зерна и его потребность в кислороде, который должен в достаточном количестве доставляться к зерну на протяжении всего периода замачивания. На каждую молекулу потребляемого кислорода образуется одна молекула диоксида углерода. Коэффициент дыхания, то есть отношение CO2 к O2, равен 1, но при недостатке кислорода образуется избыток CO2, и коэффициент дыхания становится больше 1. Впоследствии избыток CO2 порождает спиртовое брожение, при котором может произойти отравление зародыша продуктами обмена веществ — спиртом и диоксидом углерода. Целые ячменные зерна даже при нормальном доступе воздуха сначала претерпевают легкое спиртовое брожение до тех пор, пока зерно не прорастет и будет прорвана цветочная оболочка. При этом зародыш вступает в контакт с наружным воздухом, и накопленный спирт исчезает в результате интрацеллюлярного окисления.

К неравномерному росту может уже привести содержание спирта 0,1 %. Высокая температура замачивания повышает образование спирта — как и отсутствие кислорода при замачивании и проращивании. При указанных условиях концентрация спирта может достигать даже нескольких процентов, что ведет к торможению роста. При правильно проводимом замачивании с применением соответствующих воздушных пауз образуется незначительное количество спирта — чем быстрее наступает начало прорастания зерна, тем оно меньше. Образующийся диоксид углерода оказывает постоянное тормозящее действие на рост, препятствуя полному использованию кислорода, в связи с чем следует в максимальной степени удалять CO2 (особенно во время воздушных пауз). Если эти факторы не учитывать, то продукты анаэробного обмена веществ вызывают тяжелые повреждения зародыша. При интрамолекулярном дыхании замачиваемый материал приобретает эфирный, кислотный, а в некоторых случаях даже гнилостный запах. Зерно теряет прочность и приобретает способность к избыточному водопоглощению, причем теряется его прорастаемость.

Потребность ячменя в кислороде особенно велика, когда зерно в конце периода покоя перед прорастанием имеет еще высокую водочувствительность (так ведет себя ячмень, хранившийся в плохих условиях). При замачивании необходимо тщательно следить за водочувствительностью ячменя (особенно при использовании крупных аппаратов для замачивания и пневматических солодорастильных установок) и подводить достаточное количество кислорода в периоды воздушных пауз, а также экономно дозировать воду с учетом физиологических особенностей ячменя.

Очистка ячменя
При замачивании происходит очистка ячменя: загрязнения отделяются и при заполнении водой аппарата для замачивания всплывают и уносятся. Ионы, растворенные в воде, обволакиваются веществами цветочной оболочки и усиливают или ослабляют эффект смыва. На моющее действие воды благоприятно влияют ионы бикарбоната натрия. Разнообразное применение находят химические добавки, действие которых в последнее время зачастую переоценивают. Общепринятое прежде добавление щелочей или перекиси водорода в настоящее время в соответствии с положениями пищевого законодательства ФРГ не допускается. Биологическое загрязнение воды при значительном количестве микроорганизмов, попадающих в нее с ячменя, первостепенной роли не играет.

Потребление воды
Для получения влажности проращиваемого зерна 47-48 % требуется всего 0,7 м3 воды на 1 т зерна. В зависимости от применяемого способа замачивания и установки для замачивания на практике потребление воды намного больше. При размягчении замачиванием потребность в воде составляет 1,8 м3/т ячменя, для простой смены воды требуется 1,2 м3, для перекачивания из одного замочного чана в другой необходимо от 1,5 до 1,8 м3, для «мокрой» выгрузки замоченного зерна — 1,8-2,4 м3. При практиковавшемся ранее воздушно-водном замачивании с 7-кратным добавлением воды, двукратным перекачиванием и «мокрой» выгрузкой замоченного зерна требовалось около 11 м3/т воды, тогда как при современных методах замачивания с трехкратным подведением воды необходимо немногим более 5 м3/т. Путем правильного подбора уровня перелива замочной воды в соответствии с объемом ячменя и отказа от перекачивания при возможности интенсивного перемешивания зерна сжатым воздухом можно дополнительно сэкономить 0,8-1,5 м3/т. Повторное использование второй замочной воды (например, для «мокрой» выгрузки замоченного зерна) позволяет еще более снизить расход воды. Эти меры, хотя и требуют дополнительного резерва воды, могут оказаться целесообразными при высокой стоимости воды или больших затратах на утилизацию сточных вод.

Сокращение числа «мокрых» замачиваний соответственно требует усиленного увлажнения зерна при проращивании. Дальнейшее снижение расхода воды возможно при использовании водных шнеков, которые несмотря на применение теплой воды (температурой до 30 °С) позволяют добиться влажности зерна лишь около 25 %. Расход воды в данном случае (в зависимости от интенсивности процесса промывки) составляет 1,2-2,0 м3/т. Если же вода расходуется исключительно на орошение в солодорастильном аппарате, то расход воды (0,9 м3/т) лишь незначительно превышает теоретическую величину. Тем не менее при подобной технологии требуется предварительная интенсивная очистка ячменя.