Биохимические и физико-химические процессы при сушке солода

Цель сушки солода – удаление влаги и накопление в нем красящих и ароматических веществ (которые определяют специфические вкусовые и физико-химические свойства готового пива).

Зеленый солод содержит около 43 - 45% воды. При сушке влажность его постепенно уменьшается до 3,3 - 3,5% в светлом и 1,5 – 2% в темном солоде.

Отдача влаги с 45% до 8% происходит легко и быстро. С 8% до 1,5% удаление влаги резко замедляется, что объясняется более прочным связыванием воды гидрофильными коллоидами зерна.

На основании этого различают две стадии сушки. Первая стадия – обезвоживание зерна до 8% - называется подвяливание.

Вторая стадия – снижение влажности солода ниже 8% - называется собственно процессом сушки.

Сушка солода – сложный биохимический процесс, в котором ферменты, накопившееся в зерне во время проращивания, еще некоторое время продолжают свое действие, что способствует дополнительному образованию продуктов распада, необходимых для последующих химических реакций.

В зависимости от процессов, происходящих в солоде, различают три фазы сушки: физиологическую, ферментативную и химическую.

Физиологическая фаза - это нагревание солода от 20 – 25 ⁰С до 45⁰С, влажность при этом снижается до 30%. В этот период в зерне активно продолжаются физиологические и ферментативные процессы. Продолжается развитие листового зародыша и корешков, зерно продолжает дышать, что сопровождается расходом углеводов.

Однако процесс дыхания при этой фазе несколько отличается от процесса дыхания происходящего при проращивании. Поскольку частично наблюдается интрамолекулярное дыхание, сопровождающееся неполным окислением углеводов, в воздухе над зерном обнаруживаются спирт, альдегиды, эфиры и другие летучие вещества.

Активность ферментов в этот период значительно повышается, поскольку влажность и температура приближаются к оптимальным для их действия.

Процесс изменения структуры эндосперма зерна продолжается. Это проявляется в увеличении в солоде количества растворимого азота, низкомолекулярных продуктов распада крахмала и степени расщепления стенок клеток эндосперма.

При достижении температуры 45 ⁰С и выше физиологические и синтетические процессы в зерне подавляются, а ферментативные продолжаются. Постепенно физиологическая фаза переходит во ферментативную.

Ферментативная фаза сушки проходит в интервале температур 45 – 70⁰С, при этом влажность солода снижается до 10%. В этот период наблюдается прекращение всех жизненных процессов в зерне, но происходит активизация ферментативных гидролитических процессов.

Это обусловлено тем, что оптимум действия большинства гидролитических ферментов находится между 45 и 60 ⁰С. Причем степень сохранения их активности определяется влажностью солода. Чем быстрее удаляется влага, тем меньшие изменения претерпевают ферменты. Эти обстоятельства учитывают при различных способах сушки светлого и темного солодов.

Различные группы ферментов в этой фазе ведут себя по-разному.

Цитолитические ферменты почти полностью инактивируются, так как уже при температуре 60 ⁰С в течение 15 минут эти ферменты теряют свою активность.

Амилолитические ферменты при сушке понижают свою активность, причем при сушке по режиму для светлых солодов в меньшей степени, чем для темных. β-амилаза теряет свою активность в большей степени, чем α -амилаза, которая способна переносить более высокие температуры. Так, при нормальном режиме сушки для светлых солодов амилолитическая активность по общей осахаривающей способности снижается на 32%, а по декстринизирующей – на 16%. Для максимального сохранения активности амилаз солод с высокой влажностью нельзя подвергать действию высокой температуры.

Активность протеолитических ферментов также зависит от режима сушки. По режиму сушки для светлых солодов активность протеаз сохраняется достаточно хорошо, причем в начале сушки отмечается ее повышение, которое постепенно снижается до исходного уровня. По режиму для темных солодов активность протеолитических ферментов значительно снижается.

Активность липаз солода при сушке, так же как и протеаз, возрастает. Фосфатаза уже через 4 ч сушки зерна теряет треть своей активности (30%). Активность каталазы и полифенолоксидазы снижается соответственно на 90% и 60%.

В составе веществ солода происходят следующие изменения.

На этой фазе сушки незначительно уменьшается содержание крахмала (на 0,6 – 0,8%) и других сахаров (фруктозы, глюкозы, мальтозы).

Общее содержание белковых веществ при сушке уменьшается незначительно, но качественный состав их меняется.

Количество коагулируемого азота уменьшается в светлом солоде на 0,1 – 0,27%, а в темном – на 0,4%. Вместе с тем, количество растворимого азота в солоде увеличивается на 16 %, в то время как при солодоращении – только на 10%. Количество формольного азота в солоде уменьшается при любых режимах сушки, причем наиболее значительно при сушке темного солода.

Состав аминокислот в солоде при сушке также изменяется. Возрастает содержание глицина, аланина, валина, лейцина, аргинина, но уменьшается содержание глутаминовой кислоты, пролина, лизина, гистидина.

Количество азотсодержащих соединений в процессе сушки солода уменьшается в результате коагуляции белка при высокой температуре и влажности, а также в результате взаимодействия низкомолекулярных азотистых веществ на реакции образования красящих и ароматических веществ.

Таким образом, первые две фазы сушки солода характеризуются протеканием преимущественно гидролитических процессов.

Химическая фаза происходит в зоне температур от 70 до 105 ⁰С.

С повышением температуры более 75 ⁰С все ферментативные реакции прекращаются, так как ферменты частично инактивируются, а частично адсорбируются коллоидами зерна и переходят в неактивное состояние.

В этой фазе сушки в основном происходят химические процессы, приводящие к образованию в солоде специфических ароматических веществ, обусловливающих вкус и цвет готового солода и пива.

Накопившееся в солоде продукты ферментативного распада белков и углеводов под влиянием высокой температуры сушки взаимодействуют между собой с образованием новых сложных соединений – меланоидинов.

Помимо ароматообразования происходит коагуляция белков, снижение количества низкомолекулярных углеводов и азотистых веществ.