2. Теоретичні основи і цілі замочування зерна

При виробництві солоду зерно після дозрівання, очистки й сортування направляють на миття і замочування. Миття зерна є обов'язковим процесом, оскільки на його поверхні знаходяться органічні й неорганічні забруднення, які створюють сприятливі умови для розвитку мікроорганізмів.

При митті зерна перед замочуванням застосовують дезинфікуючі засоби: гідроксид натрію (NaОН), кальциновану соду (Na₂CO₃), хлорне вапно, пероксид водню та ін.

У замоченому зерні з’являється вегетаційна вода, яка розчиняє прості речовини (мінеральні речовини, пептиди, цукри, амінокислоти), які оточують зародок. При цьо­му останній, пробуджуючись до активної життєдіяльності, використовує їх для дихан­ня та утворення нових речовин. Цих низькомолекулярних речовин достатньо лише на перший період життєдіяльності зародка. Для подальших біохімічних процесів обміну речовин у зерні виникає потреба в нових речовинах, здатних засвоюватися зародком. Надходження води у зерно при його замочуванні сприяє біохімічним процесам гідролізу високомолекулярних сполук за допомогою ензимів. Вегетаційна вода у зерні зумовлює появу перших ознак його життя: гормоноподібні речовини, що нагромаджу­ються у щитку, мігрують (дифундують) до алейронового шару і створюють біологічні умови для активізації існуючих й утворення нових ферментів.

Зародок при пробудженні до життєдіяльності генерує гормони, які виконують ті ж функції, що і гіберелінова кислота та її солі. Таким чином, у щитку зернових культур при їх замочуванні й пророщуванні концентруються гормоноподібні речовини, що містять гіберелінову кислоту. Ці речовини, кількість яких при проростанні зерна збільшується, забезпечують синтез основних ферментів: амілолітичних, протеолітичних, цитолітичних. Зазначені ферменти руйнують клітинні стінки ендосперму, що сприяє розчиненню солоду. Велике значення при цьому має дія пептидаз, які гідролізують білкові речовини.

Для забезпечення достатнього обміну речовин у зерні необхідна вегетаційна волога, якої повинно бути не менше 45 % (при цьому враховують особливості сорту ячменю).

Межі між замочуванням і пророщуванням ячменю не існує. Ще при вологості зер­на 30-35 % починаються біохімічні процеси, властиві для його пророщування, тобто інтенсивне дихання й обмін речовин, що потребує відповідної кількості кисню.

Таким чином, у період замочування зерна дуже важливо підводити достатню кількість вологи та кисню. Недостатня кількість останнього призводить до того, що продуктами обміну речовин стають не лише вода та вуглекислий газ (СО₂), а й такі складні сполуки як етанол, альдегіди, кислоти, ефіри та інші речовини, які інгібують обмінні біохімічні процеси, і зерно може втратити здатність до проростання.

Насіннева оболонка зерна має особливу властивість напівпроникності, пропускаючи в яд­ро зернівки лише чисту воду й затримуючи мікроорганізми та хімічні сполуки. Рушійною силою, яка зумовлює проникнення у зерно води, є градієнт її концентрації на поверхні (100 %) і всередині зерна (на початку замочу­вання 12-14 %).

Пройшовши кілька шарів оболонки зерна, вода поглинається колоїдами ядра, про­сочуючи всі клітини зерна. Однак слід зазначити, що вода в зерні розподіляється нерівномірно: більше її проникає через мікрокапіляри у зародок, де вологість досягає 75 %, тоді як в інших частинах зернівки вона не перевищує 50 %.

У середньому тканини зернівки здатні поглинути до 70 % води. Найбільше її мо­жуть поглинути білкові речовини (до 80 % сухої речовини), крохмаль (до 70 %) і клітковина (до 30 %).

При замочуванні зерна процес його зволоження відбувається нерівномірно і не пропорціонально щодо часу. На початку замочування вода дуже швидко надходить у зерно, а при досягненні вологості 35—40 % процес подальшого зволоження значно сповільнюється. Тому при оптимізації процесу замочування досягають вологості зер­на на 5—6 % нижче від кінцевої, яку слід довести до потрібного значення у перший період пророщування. Основним фактором, що зумовлює швидкість замочування зерна, є температура води. Підвищення її сприяє швидкому надходженню води у зер­но. Це явище пояснюється кращим набуханням колоїдів, меншою в'язкістю води й підвищенням інтенсивності броунівського ру­ху молекул.

Встановлено, що при температурі води для замочування зерна 30 °С і вище збільшуються тривалість оцукрення такого солоду та різниця у виході екстракту в тонкому і грубому помелах, знижується швидкість фільтрування затору.

Таким чином, замочування зерна при підвищеній температурі інтенсифікує процес його проростання, але одержаний у зазначених умовах солод недостатньо розчинений. Отже, замочувати зерно водою підвищеної температури не рекомендується.

Слід також зазначити, що швидкість зволоження зерна залежить і від розмірів зернівки. Добре розвинені великі зерна поглинають воду повільніше, ніж дрібні малорозвинені.

На швидкість зволоження зерна впливають також його хімічний склад та кліма­тичні умови вирощування. Зерно, вирощене у помірно теплих і вологих умовах, на­буває вологості легше, ніж вирощене в посушливих жарких умовах.

Проникнення води у зерно залежить і від її сольового складу. Сульфат кальцію, який знаходиться у воді, реагує з поліфенольними речовинами оболонок зерна, зни­жує їх розчинність внаслідок утворення плівки, яка блокує мікрокапіляри і тим самим сповільнює проникнення води у зерно. Карбонат кальцію, який також знахо­диться у воді, сприяє розчиненню й кращому екстрагуванню гірких речовин з оболо­нок і прискорює надходження води у зерно.

Хлориди та солі заліза сповільнюють процеси проростання, надають зерну не­приємного бурого кольору, тому небажані у воді. Такий показник, як рН води, помітного впливу на процес замочування зерна не має. Жорсткість замочувальної во­ди не повинна перевищувати 7 мг-екв/дм³.

Підвищення вологості зерна підсилює енергію дихання, що потребує більше кис­ню з відповідним збільшенням виділення діоксиду вуглецю. З використанням однієї молекули кисню утворюється одна молекула діоксиду вуглецю. При цьому дихаль­ний коефіцієнт, тобто відношення об'ємів СО₂ до О₂, дорівнює одиниці.

Якщо при замочуванні недостатньо кисню, що спостерігається у нижчих шарах зерна, цей коефіцієнт стає більшим одиниці й досягає величини 2. При цьому виділяється майже у два рази більше СО₂, ніж надходить кисню. Дихання зерна відповідає анаеробному типу, при якому утворюються етанол, органічні кислоти та інші речовини, отруйні для зародка. При концентрації спирту близько 1 % у воді, в якій замочують зерно, зародок повністю гине. Якщо він проб'є квіткову оболонку зернівки і тим самим забезпечить контакт із повітрям, інгібуючий вплив етанолу на зародок вже не має значення. Тому в період миття, дезинфікування та замочування у той час, коли зерно знаходиться під водою, потрібно проводити енергійну ае­рацію. При недостатній аерації воно повністю може втратити життєздатність.

Втрати сухої речовини при замочуванні зерна становлять близько 1 %. При митті зерна суха речовина втрачається також з легкими домішками, що сплива­ють (сплавом). Втрати зі сплавом залежать від ступеню очищення зерна на зерно­очисних машинах перед замочуванням і коливаються від 0,1 до 2,2 %. Сплав сушать і використовують для годівлі худоби та птиці.