СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ВЫХОДА СОЛОДА В ПРОЦЕССЕ СОЛОЖЕНИЯ
METHOD TO INCREASE THE MALT OUTPUT IN THE MALTING PROCESS

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится по существу к повышению выхода солода в процессе соложения с помощью экстракта зерна злаков, предпочтительно экстракта ячменя.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Солодовое зерно используют в производстве многих продуктов питания и напитков для людей и животных. Прежде всего, ячменный солод используют в пивоваренной промышленности для изготовления пива. Каждый год миллионы тонн ячменя и других зерен злаков проходят соложение и используются в продуктах питания, пиве и прочих напитках.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение представляет способ повышения выхода продукта в процессе соложения. Этот способ включает в себя нанесение экстракта на прорастающее зерно злаков на стадии проращивания в процессе соложения.
Заявители неожиданно обнаружили, что нанесение этого экстракта на стадии проращивания в процессе соложения в итоге приводит к повышенному выходу солода без существенного влияния на качество полученного солода.
В некоторых вариантах осуществления экстрактом является экстракт ячменя. В других вариантах осуществления зерном злаков является ячмень. В других вариантах осуществления экстракт распыляют на зерно злаков на стадии проращивания в процессе соложения.
В некоторых вариантах осуществления экстракт ячменя, наносимый на ячмень на стадии проращивания в процессе соложения, получают из замочной воды на стадии замачивания данного процесса соложения.
В некоторых вариантах осуществления экстракт ячменя изготавливают погружением ячменя в воду по меньшей мере на 6 часов. В других вариантах осуществления экстракт ячменя изготавливают погружением ячменя в воду по меньшей мере на 15 часов.
В некоторых вариантах осуществления отношение воды к ячменю для изготовления экстракта ячменя меньше 10:1. В других вариантах осуществления отношение воды к ячменю для изготовления экстракта ячменя меньше 3:1.
В некоторых вариантах осуществления экстракт ячменя наносят на зерно злаков в течение 48 часов после начала проращивания. В других вариантах осуществления экстракт ячменя наносят на зерно злаков в течение 24 часов после начала проращивания. В других вариантах осуществления экстракт ячменя наносят на зерно злаков в промежутке от 4 до 30 часов после начала проращивания.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Определения
Термин «экстракт» в данном документе означает композиции, полученные из зерен злаков или их частей, например ячменя, пшеницы, гречки, ржи, кукурузы, риса и овса, путем описанных здесь способов изоляции. Предпочтительно экстрактом, применяемым в настоящем изобретении, является экстракт ячменя.
Этот экстракт можно изготовить погружением или приведением в контакт зерна злаков с водой в течение определенного периода времени, например 1, 2, 5, 10, 24 или 48 часов. Во время погружения в воду зерно злаков обычно впитывает некоторую часть воды. В то же время некоторая часть зерен злаков экстрагируется в воду. После погружения на достаточный период времени зерно злаков отделяют от воды, в результате чего получается экстракт.
В некоторых вариантах осуществления экстрактом является замочная вода, полученная на стадии замачивания в процессе соложения. В некоторых вариантах осуществления замочная вода, используемая как экстракт, является той самой замочной водой, которая использовалась для соложения определенной партии ячменя. В других вариантах осуществления замочная вода, используемая как экстракт, может являться замочной водой, полученной от замачивания другой партии ячменя (или иных зерен злаков).
Замочная вода может быть получена от первого замачивания зерна злаков в процессе соложения. В альтернативном варианте она может быть от второго, третьего и дальнейших замачиваний.
В других вариантах осуществления экстракт изготавливают путем целенаправленного приведения в контакт зерен злаков с водой в течение определенного периода времени, определенным способом и в определенном отношении зерна злаков к воде, таким образом экстрагируя компоненты зерна злаков в воду. Зерна злаков могут погружать в воду или приводить в контакт с водой любым другим известным в данной отрасли способом. Экстрагирование могут проводить при температуре окружающей среды, а также при повышенных или пониженных температурах. При изготовлении экстракта могут также модифицировать давление.
Отношение зерна злаков к воде, используемое для изготовления экстракта, можно варьировать. В некоторых вариантах осуществления отношение воды к зерну злаков меньше 100:1 по массе. В других вариантах осуществления отношение воды к зерну злаков меньше 50:1 по массе. В других вариантах осуществления отношение воды к зерну злаков меньше 25:1 по массе.
В некоторых особо предпочтительных вариантах осуществления отношение воды к зерну злаков меньше или равно около 10:1 по массе. В других предпочтительных вариантах осуществления отношение воды к зерну злаков меньше или равно около 5:1 по массе. В других предпочтительных вариантах осуществления отношение воды к зерну злаков меньше или равно около 3:1 по массе. В других предпочтительных вариантах осуществления отношение воды к зерну злаков меньше или равно около 2:1 по массе. В других предпочтительных вариантах осуществления отношение воды к зерну злаков меньше 1,5:1 по массе. В других предпочтительных вариантах осуществления отношение воды к зерну злаков меньше или равно около 1:1 по массе.
Время погружения ячменя в воду для изготовления экстракта может варьироваться. В некоторых вариантах осуществления ячмень могут погружать в воду на более чем 1 час. В других вариантах осуществления ячмень могут погружать в воду на более чем 4 часа. В некоторых особо предпочтительных вариантах осуществления ячмень могут погружать в воду на более чем 6 часов. В других особо предпочтительных вариантах осуществления ячмень могут погружать в воду на более чем 10 часов. В других особо предпочтительных вариантах осуществления ячмень могут погружать в воду на более чем 15 часов. В других особо предпочтительных вариантах осуществления ячмень могут погружать в воду на более чем 18 часов.
Перед использованием в настоящем изобретении изготовленный экстракт могут обрабатывать несколькими способами. В некоторых вариантах осуществления экстракт могут нагревать. Нагревание могут использовать для уничтожения бактерий в экстракте. Нагревание могут также использовать для обогащения экстракта. Например, при выпаривании половины воды из экстракта он обогащается вдвое. Экстракт могут обогащать другими известными в данной отрасли способами.
Таким образом, существует три основных способа повышения содержания компонентов, экстрагируемых из зерен злаков в экстракт. Первым является повышение отношения зерна злаков к воде при изготовлении экстракта. Используя большее количество зерна злаков с определенным количеством воды, можно экстрагировать большее количество материала из зерен злаков в экстракт. Во-вторых, зерна злаков можно погружать в воду на более длительные периоды времени. Наконец, экстракт можно нагревать, чтобы выпарить часть воды из экстракта.
В связи с разнообразием сортов ячменя и различиями в оборудовании для проращивания, для изготовления идеального экстракта, который принесет солодовенному заводу максимальную выгоду, могут использовать немного отличающиеся параметры.
В некоторых вариантах осуществления экстракт могут разбавлять перед применением в настоящем изобретении. Для разбавления концентрации компонентов экстракта в экстракт могут добавлять воду.
В некоторых вариантах осуществления экстракт могут дополнительно обрабатывать перед применением на стадии проращивания в процессе соложения. Эта дополнительная обработка может включать в себя, например, мгновенную пастеризацию экстракта с целью уничтожения в нем бактерий. В других вариантах осуществления экстракт могут отфильтровывать или удалять с него пену. Фильтрование могут проводить с применением ультрафильтрования, нанофильтрования или других технологий фильтрования, известных в данной отрасли.
Общее описание процесса соложения
Процесс соложения хорошо известен специалистам в данной отрасли. Можно солодить многие виды зерен злаков, включая, без ограничений, ячмень, пшеницу, гречку, рожь, кукурузу, рис и овес. Зерна злаков могут солодить, чтобы модифицировать структуру их ядер, композицию и содержание ферментов. Полученный в результате этого солод может применяться разными способами, играя важную роль в продуктах питания для животных и людей. Наиболее важным солодовым материалом является ячменный солод, применяемый в пивоваренной и винокурной промышленностях. Ниже процесс соложения и настоящее изобретение описаны для ячменя, но следует понимать, что настоящее изобретение можно применять в соложении других типов зерен злаков и что экстрактом может являться экстракт другого зерна злаков, а не только ячменя.
Процесс соложения ячменя состоит главным образом из трех стадий: замачивания, проращивания и высушивания. Эти три основные стадии соложения более детально описаны ниже, в соответствующих разделах. Перед замачиванием ядра ячменя могут подвергать обработке, чтобы отобрать их и подготовить к процессу соложения. Более конкретно, ядра ячменя могут очищать и хранить определенный период времени перед замачиванием. Более того, поскольку ядра ячменя разных размеров поглощают влагу с разной скоростью, может быть желательно обрабатывать ядра одинакового размера, чтобы улучшить однородность и качество продукта.
На изменчивость поглощения влаги могут также влиять такие факторы, как содержание белка в ячмене, качество воды и конфигурация инфраструктуры. Кроме того, следует понимать, что на изменчивость скорости поглощения влаги ядрами ячменя может влиять широкий диапазон факторов - от агрономии до сорта ячменя и технологической инфраструктуры, - которые учитываются во время отбора и сортировки зерна. После отбора и подготовки подходящих ядер их замачивают.
Замачиванием называют погружение ядер ячменя в воду с целью повышения влагосодержания зерен. Воду, используемую на стадии замачивания традиционного процесса соложения, обычно выливают. После замачивания ядра ячменя обычно переносят в растильные ящики, чтобы выполнить процесс проращивания. Проращиванием называют период контролируемого роста и модификации зерен. Как хорошо известно специалистам в данной отрасли, модификация ядер ячменя заключается в разложении клеточной оболочки в крахмалистом эндосперме, создании растворимых белков и свободного аминного азота и синтезе желательных ферментов. После того как ядра ячменя были модифицированы до желательного уровня, их подвергают стадии сушки. Сушкой называют контролируемое просушивание проросшего ячменя.
После завершения сушки ядра просеивают, при этом от зерен отделяется большая часть корешков и в некоторых случаях зачатки первого листа. Отделенные корешки, зачатки первого листа, а также дыхание зерна, происходящее во время соложения, представляют потери в процессе соложения, так называемые «потери при соложении». Количество ячменного солода, оставшееся после завершения процесса соложения и удаления корешков, зачатков первого листа и других нежелательных материалов, называют «выход солода». Настоящее изобретение предлагает простое в применении усовершенствование процесса, которое при включении в традиционный процесс соложения обеспечивает улучшение выхода солода в сравнении с традиционным процессом соложения. Более того, это усовершенствование процесса происходит без добавления в процесс соложения каких-либо других материалов для повышения выхода солода, кроме компонентов ячменя и воды. Настоящее изобретение можно также легко включить в традиционные процессы соложения без существенной необходимости в новом оборудовании или сложных технологических шагах. Традиционный процесс соложения хорошо известен специалистам в данной отрасли и, например, описан в публикациях D.Е. Briggs, Malts and Malting, Springer (1998 г.); D.E. Briggs, J.S. Hough, R. Stevens, and T.W. Young, Malting and Brewing Science, том 1, Malt and Sweet Wort, Springer Verlag (1981 г.); A.W. MacGregor and R.S. Bhatty, под ред., Barley: Chemistry and Technology, American Association of Cereal Chemists (1996 г.).
Замачивание
Первая основная стадия процесса соложения - это замачивание ядер ячменя. Ядра ячменя погружают в воду, которая может быть или не быть аэрированной. Как правило, замачивание может включать в себя серию погружений в воду. Эти погружения в воду могут быть разделены периодами пребывания на воздухе под вентиляцией.
Во время замачивания начинается дыхание ячменя и выделяются тепло и газы, хотя не происходит существенного роста. Цель замачивания - повысить уровень влаги ядер ячменя с приблизительно 10% при сборе урожая до 40-45% влажности. Надлежащей гидратации ячменя до целевого уровня влаги можно достичь, среди прочих инфраструктурных средств и технологических рецептов, изменяя длительность погружения, время пребывания на воздухе и температуру воды для погружения. Когда замачивание завершено, зародыш разбухает от влаги и по существу становится видимым. Кончики корешков ячменя по существу только появляются. Это видимое разбухание зародыша и появление корешков называют «наклевывание».
Традиционное замачивание ячменя хорошо известно специалистам в данной отрасли. Аспекты замачивания описаны, например, в публикациях D.Е. Briggs, Malts and Malting, Springer (1998 г.); D.E. Briggs, J. S. Hough, R. Stevens, and T. W. Young, Malting and Brewing Science, том 1, Malt and Sweet Wort, Springer Verlag (1981 г.); A.W. MacGregor and R.S. Bhatty, под ред., Barley: Chemistry and Technology, American Association of Cereal Chemists (1996 г.).
Проращивание
Второй основной стадией процесса соложения является проращивание. Проращивание в общих чертах включает в себя подвергание замоченных ядер ячменя воздействию соответствующих условий температуры, влажности и воздушного потока в течение периода времени, достаточного для того, чтобы крахмалистая внутренняя часть ядра ячменя (эндосперм) стала более рыхлой и модифицированной благодаря разложению клеточной оболочки, и рост зародыша ускорился. Рост, как правило, начинается медленно в первый день проращивания и ускоряется на второй день. В большинстве случаев проращивание - это процесс, длящийся 4 дня, хотя известны также процессы длительностью 3 дня, а также процессы проращивания, которые могут длиться 5 и более дней.
Во время проращивания ядро ячменя завершает наклевывание, и корешки прорастают из зародыша ядра наружу. Зачаток первого листа (также известный как «первый лист») также начинает расти из зародыша в основании ядра и растет под кожурой в направлении верхнего конца ядра. Рост зачатка первого листа при проращивании является ключевым параметром, который отслеживает солодовенный завод. Как правило, желательно, чтобы в хорошо модифицированном солоде к концу проращивания зачаток первого листа достигал от ¾ до 100% длины ядра. Солодовые продукты, для которых желательна более низкая степень модификации могут иметь от ½ до ¾ или меньше 100% длины ядра. Солодовые продукты, требующие чрезвычайно высокой степени модификации, могут значительно превышать 100% длины ядра и могут даже иметь зачаток первого листа, превышающий длину ядра на 100% или более.
В растильных ящиках по существу применяются съемные сита с продолговатыми отверстиями, позволяющие ящику принимать непрерывный увлажненный воз душный поток с контролируемой температурой и позволяющие избыточной влаге стекать сквозь дно. Растильные ящики оборудованы ворошителями или другими средствами ворошения прорастающих ядер ячменя приблизительно каждые 8 часов, чтобы минимизировать температурные различия между верхним и нижним слоями солодовой растильной грядки и предотвратить переплетение корешков и образование войлокообразной массы. Свежий воздух, рециркуляционный воздух и/или любая смесь свежего и рециркуляционного воздуха передают большими воздушными вентиляторами через камеры увлажнения с водяной завесой и контролируемой температурой и продувают через прорастающее зерно. Во время роста ядра ячменя выделяют значительное количество тепла и углекислого газа. Важно почти непрерывно пропускать увлажненный воздух контролируемой температуры через растильный ящик, чтобы отводить углекислый газ и тепло, произведенные дыханием зерна, а также замедлять скорость потери влаги, обеспечить средство регулирования температуры в растильном ящике и контролировать общую скорость роста ячменя.
Ворошители, применяемые для переворачивания прорастающих ядер ячменя и предотвращения переплетения корешков, как правило, оборудованы разбрызгивающей форсункой, способной подавать воду к растущему ячменю. Также возможны другие средства нанесения воды на ячмень. По существу прорастающий ячмень теряет приблизительно 1% влаги в день при проращивании. Разбрызгивающие форсунки можно применять для возмещения этой потерянной влаги и, при желании, для повышения уровня влаги в прорастающем ячмене путем дозированного орошения.
По существу в растильный ящик подают достаточно воды для увлажнения прорастающего ячменя, притом через дно растильного ящика вытекает минимальное количество влаги. Прорастающий ячмень готов к орошению, когда его поверхность высохла от влаги от замачивания или предыдущего орошения. Как правило, прорастающий ячмень готов к первому орошению через 24 часа после начала стадии проращивания. В зависимости от начального уровня влажности ядер ячменя после стадии замачивания, технологических целей по степени модификации или спецификаций покупателя орошение может происходить каждые 8-12 часов после начального орошения. Могут применять второе, третье, четвертое или более орошений. Во время проращивания уровень влажности ячменя повышается от приблизительно 40%-45% в начале проращивания до приблизительно 45%-50%. Следует понимать, что на стадии проращивания в процессе соложения можно применять различные условия и параметры в зависимости от состояния ячменя, сорта исходного ячменного материала, желательных свойств получаемого солода и размеров, типа или других физических свойств и ограничений конкретного используемого растильного ящика.
Дыхание ячменя, рост корешков и зачатки первого листа считают типичными примерами потерь при соложении. В случае с потерями при дыхании ячмень выделяет углекислый газ как побочный продукт метаболической активности, что расходует зерновую массу. В случае с ростом корешков при их образовании расходуется зерновая масса, а затем их счищают после сушки. Зачатки первого листа, превышающие по длине ядро или вырастающие за пределы кожицы, также счищают после сушки, что приводит к потере товарной массы солода. Несмотря на то что зачатки первого листа, превышающие по длине ядро, и корешки имеют минимальную ценность в качестве остаточного сырьевого потока, они представляют собой значительную потерю для процесса соложения.
Стадия проращивания процесса соложения хорошо известна в данной отрасли. Определенные аспекты проращивания описаны, например, в публикациях D.Е. Briggs, Malts and Malting, Springer (1998 г.); D.E. Briggs, J.S. Hough, R. Stevens, and T.W. Young, Malting and Brewing Science, том 1, Malt and Sweet Wort, Springer Verlag (1981 г.); A.W. MacGregor and R.S. Bhatty, под ред., Barley: Chemistry and Technology, American Association of Cereal Chemists (1996 г.).
Настоящее изобретение представляет способ повышения выхода солода. Этот способ включает в себя нанесение экстракта на прорастающие зерна злаков, предпочтительно ячмень, на стадии проращивания в процессе соложения. Экстрактом предпочтительно является экстракт ячменя. Оптимальный уровень концентрации экстракта и конкретное время его нанесения в течение стадии проращивания в процессе соложения могут варьироваться в зависимости от определенных факторов, таких как сорт ячменя, который солодят, размер, тип или другие физические свойства и ограничения конкретного используемого растильного ящика, условия окружающей среды, сезонные изменения погоды, а также ключевых свойств солода, желательных с коммерческой точки зрения, таких как степень модификации, степень развития ферментов и прочих свойств. Более того, определенный сорт ячменя, используемый для производства экстракта, может варьироваться в зависимости от желательных характеристик экстракта.
В процессе соложения применяют два основных типа культурного ячменя: двурядный и шестирядный. Культурный ячмень можно дополнительно разделить на сажаемый осенью озимый ячмень и сажаемый весной яровой ячмень. Каждый из этих типов ячменя имеет несколько сортов, которые применяют в солодовенной отрасли. Сортом солодового ячменя называют сорт ячменя, как правило, культивированный и выведенный по программе селекции ячменя. При выведении сорта ячменя обычно применяют коллекции зародышевой плазмы для выведения сортовых признаков, которые будут наиболее полезны при получении солода желательного качества и с желательными агрономическими характеристиками. Сорта ячменя, из которых можно получить высококачественный солод, выводят в частном секторе, по заданию правительств, в университетах и в национальных и международных организациях.
Разные сорта ячменя имеют разные характеристики. Более того, эти сорта постоянно модифицируют: в некоторых случаях по природным причинам, но прежде всего из-за желания производить новые сорта ячменя, имеющие особо желательные характеристики, например улучшенные агрономические возможности, улучшенную способность к прорастанию, низкое содержание белков и прочие.
Поскольку характеристики каждого сорта могут варьироваться, параметры соложения также могут требовать изменений в зависимости от желательных свойств получаемого солода. Аналогично, определенные параметры настоящего изобретения (в частности, характеристики применяемого экстракта и время добавления экстракта) также могут варьироваться для достижения оптимального повышения выхода солода в соответствии с используемым сортом и желательными свойствами получаемого солода.
К примерам сортов ячменя относятся Sebastian, Moravian, Copeland, Tipple, Metcalfe, Tradition, Scarlett, Barke и Stellar. Этот список неполон, так как существуют сотни сортов ячменя и постоянно выводят новые сорта.
На стадии проращивания в процессе соложения могут применять разные типы растильных ящиков. Эти ящики могут отличаться по размеру, глубине, способу подачи воды, способу увлажнения, температурному регулированию и прочим параметрам. Эти различные физические характеристики могут влиять на экстракт и на конкретное время нанесения экстракта на стадии проращивания в процессе соложения.
Экстракт можно наносить на прорастающие зерна любым способом, известным в данной отрасли. В некоторых вариантах осуществления экстракт могут распылять на прорастающие зерна. В этих вариантах осуществления для опрыскивания прорастающих зерен экстрактом могут применять разбрызгивающую форсунку, связанную с ворошителем.
Данный экстракт можно наносить на прорастающие зерна в любое время в течение стадии проращивания процесса соложения для улучшения выхода солода. Определенные варианты осуществления могут требовать более раннего нанесения экстракта на прорастающие зерна, в то время как другие варианты осуществления могут требовать более позднего нанесения. Эти различия могут быть следствием физических характеристик используемого растильного ящика, а также сорта ячменя, который солодят.
В некоторых вариантах осуществления экстракт могут наносить в течение 72 часов после начала проращивания. В других вариантах осуществления экстракт могут наносить в течение 48 часов после начала проращивания. В других вариантах осуществления экстракт могут наносить в течение 40 часов после начала проращивания. В других вариантах осуществления экстракт могут наносить в течение 32 часов после начала проращивания. В других вариантах осуществления экстракт могут наносить в течение 28 часов после начала проращивания.
В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления экстракт могут наносить в течение 24 часов после начала проращивания. В других предпочтительных вариантах осуществления экстракт могут наносить в течение 20 часов после начала проращивания. В других предпочтительных вариантах осуществления экстракт могут наносить в промежутке от 4 до 30 часов после начала проращивания. В других предпочтительных вариантах осуществления экстракт могут наносить в промежутке от 4 до 24 часов после начала проращивания. В других предпочтительных вариантах осуществления экстракт могут наносить в промежутке от 8 до 20 часов после начала проращивания.
В других вариантах осуществления экстракт могут наносить на прорастающие зерна во время, когда обычно происходит первое, второе и/или третье орошение. Иными словами, вместо воды на прорастающее зерно можно наносить экстракт.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления экстракт могут наносить по меньшей мере во время первого орошения. Первое орошение, как правило, происходит через 24 часа после начала стадии проращивания, однако точное время первого орошения может варьироваться в зависимости от ряда факторов, таких как сорт ячменя и мощность прорастания. В других вариантах осуществления экстракт могут наносить на прорастающие зерна каждый раз, когда требуется орошение.
Другой аспект настоящего изобретения представляет применение экстракта на стадии проращивания в процессе соложения. Экстракты описаны выше.
Сушка
Третьей основной стадией процесса соложения является сушка. В процессе сушки проросший ячмень (зеленый солод) нагревают в сушильной камере для уменьшения влагосодержания и прекращения дальнейшего роста. Сушка, как правило, состоит из 3 этапов: томления, собственно высушивания и поджаривания. Зеленый солод, как правило, переносят в сушильную камеру сразу же после проращивания. Большинство коммерческих сушильных камер имеют съемные сита с продолговатыми отверстиями, позволяющие пропускать воздух сквозь зеленый солод. Сушильные камеры обычно имеют средства, позволяющие разровнять грядку зеленого солода до минимального уровня для эффективной сушки, и в них, как и при проращивании, могут использовать ворошители для перемешивания, ворошения или разравнивания грядки зеленого солода. Сушка по существу является процессом регулярного удаления воды с зеленого солода.
Первым основным этапом сушки является томление. На этом этапе зеленый солод приблизительно 45% влажности на конец проращивания подвергают умеренной температуре и большим объемам воздушного потока. По существу температура, применяемая к грядке на этапе томления, поддерживается на уровне приблизительно 60°C, а влагосодержание зерен снижается от уровней при загрузке в сушильную камеру до приблизительно 20%-25%. На этапе томления прорастание продолжается в течение начального периода, когда зерна все еще содержат высокий уровень влаги, однако рост и модификация замедляются и прекращаются, как только корешки увядают, а вся поверхностная влага, а также более легко удаляемая влага из зародышевой части зерна удаляется.
На втором этапе сушки - этапе собственно высушивания - уровень влаги в зернах уменьшают с приблизительно 20%-25% до приблизительно 12%-15%, а сами зерна кажутся сухими на ощупь. На этом этапе, как правило, повышают применяемую температуру и уменьшают поток воздуха.
На третьем этапе сушки - этапе поджаривания - температуру увеличивают до максимального заданного значения для данного процесса, данной сушильной камеры или желательного результата соложения. Этап поджаривания обычно определяет изменения в цвете продукта и привкусе солода, а также удаляет нежелательные летучие вещества и уменьшает влагосодержание в конечном продукте до безопасного с микробиологической точки зрения для пищевых продуктов уровня в приблизительно 4%. Поджаривание по существу включает нагревание солода до приблизительно 85°C в течение от 2 до 4 часов. Однако применяемые температуры и время значительно варьируются в зависимости от солодовенного завода и производимых продуктовых линий. Этап сушки хорошо известен специалистам в данной отрасли. Определенные аспекты сушки описаны, например, в публикациях D.Е. Briggs, Malts and Malting, Springer (1998 г.); D.E. Briggs, J.S. Hough, R. Stevens, and T.W. Young, Malting and Brewing Science, том 1, Malt and Sweet Wort, Springer Verlag (1981 г.); A.W. MacGregor and R.S. Bhatty, под ред., Barley: Chemistry and Technology, American Association of Cereal Chemists (1996 г.).
Настоящее изобретение обеспечивает способ повышения выхода солода, одновременно обеспечивая получение ячменного солода, подходящего для пивоварения. Применение экстракта, предпочтительно экстракта ячменя, на стадии проращивания в процессе соложения может обеспечить повышенный выход солода в сравнении со сравнимым традиционным процессом соложения, который не включает настоящее изобретение.
Выгоды, обеспечиваемые настоящим изобретением, проиллюстрированы в примерах ниже. Эти примеры показывают, что применение настоящего изобретения может в результате привести к повышению выхода солода до 1% или даже более, одновременно обеспечивая получение ячменного солода, подходящего для пивоварения, винокурения или других применений в продуктах питания и напитках. Такой улучшенный выход солода может предоставить солодовенному заводу существенные финансовые выгоды. Более того, включение настоящего изобретения в традиционный процесс соложения не требует значительных капитальных затрат. Настоящее изобретение обеспечивает рентабельное и легкое в применении улучшение процесса соложения, которое, как неожиданно было обнаружено, повышает выход солода, в то же время сохраняя желательные показатели качества солода.
ПРИМЕРЫ
Настоящее изобретение дополнительно иллюстрируют приведенные ниже примеры. Следует понимать, что эти примеры не ставят себе целью каким-либо образом ограничить объем настоящего изобретения.
Пример 1
Для тестирования 16 образцов ячменя 4 разных сортов (Sebastian, Tipple, Prestige и Bellini) с применением различных экстрактов использовали систему микросоложения компании Joe White. Эта система микросоложения позволяет провести замачивание, проращивание и сушку образцов в одном блоке, обеспечивая однородность условий соложения для каждой партии. Каждый образец помещали в один ящик системы микросоложения. Образец, состоящий из 0,5 килограмма ячменя, добавляли в каждый ящик блока микросоложения для соложения. В таблице 1 описаны экспериментальные условия, применяемые в настоящем примере.
Для всех образцов ячменя применяли цикл замачивания из трех погружений. При первом погружении ячмень замачивали в воде на 6 часов при температуре 15°C. После погружения в воду ячмень подвергали вентилированию воздухом в течение 12 часов при температуре 15°C. Второе погружение длилось 5 часов, после чего следовало вентилирование воздухом в течение 10 часов при 15°C. Третье погружение длилось 2 часа при 15°C. После завершения замачивания начали проращивание, которое длилось 5 дней. Прорастающий ячмень подвергали воздействию увлажненного воздуха при температуре 15°C. В день 1 на ячмень в каждом ящике распыляли воду или экстракт ячменя через 15 часов. Поскольку целевой уровень влажности ячменя к концу проращивания составлял 43-44%, ячмень в каждом ящике не орошали в дни 2-5. В таблице 2 ниже приведены уровни влагосодержания ячменя в каждом ящике к концу дней 1-5, а также количество воды или экстракта, распыленных на ячмень через 15 часов в день 1.
Каждый экстракт ячменя, применявшийся в качестве спрея (перечислены в таблице 1), получали целенаправленным изготовлением экстрактов ячменя из сортов Sebastian, Tipple, Prestige и Bellini. Каждый экстракт изготавливали погружением 1 кг определенного сорта ячменя в 10 л воды. Смеси выдерживали 6 часов. Экстракты применяли либо в неразбавленном виде, либо разбавляли на 50% водой. Например, экстракт ячменя, изготовленный из сорта Sebastian и не разбавленный перед применением в качестве спрея на стадии проращивания, называют спреем Sebastian 100%. Когда этот экстракт ячменя разбавили на 50% водой, его называют спреем Sebastian 50%.
После 5 дней проращивания ячмень в каждом ящике высушивали с помощью стандартной программы сушки.
Выход солода измеряли массой 1000 ядер для каждого образца из каждого из 16 ящиков. В таблице 3 приведены массы 1000 ядер для каждого образца.
Заявители считают, что экстракт, применяемый в настоящем примере, не показал последовательных результатов из-за слишком высокого уровня разведения. Высокий уровень разведения мог быть следствием относительно высокого отношения воды к ячменю при изготовлении экстракта ячменя (10:1 по массе) и/или относительно короткого периода времени, в течение которого ячмень, используемый для изготовления экстракта, погружали в воду (6 часов).
Пример 2
Как и в примере 1, для соложения образцов ячменя использовали систему микросоложения компании Joe White. Один килограмм ячменя добавляли в каждый из 8 ящиков блока микросоложения. В таблице 4 описаны экспериментальные условия, применяемые в настоящем примере.
Применяли цикл замачивания из трех погружений. При первом погружении ячмень замачивали в воде на 6 часов при температуре 15°C, после чего вентилировали в течение 12 часов при температуре 15°C. При втором погружении ячмень замачивали в воде на 5 часов при температуре 15°C, после чего вентилировали в течение 10 часов при температуре 15°C. При завершающем погружении ячмень замачивали на 2 часа при температуре 15°C. После замачивания ячмень проращивали в течение 5 дней при температуре 15°C с целевым уровнем влажности к концу проращивания 43%-44%. В таблице 5 ниже приведены уровни влагосодержания ячменя в каждом ящике к концу дней 1, 2, 3, 4 и 5, а также количество воды или экстракта ячменя, распыленных на ячмень через 12 часов в день 1.
Экстракты ячменя, применявшиеся в качестве спреев (перечислены в таблице 4), получали целенаправленным изготовлением экстрактов ячменя из сортов Sebastian и Prestige. Экстракт ячменя сорта Prestige был изготовлен погружением 500 г ячменя Prestige в 1 л воды. Смесь выдерживали 20 часов с аэрацией. Начальная температура смеси составляла 18°C в начале 20 часов, а завершающая была равна 13,5°C. Экстракт ячменя Sebastian изготавливали таким же способом, за исключением того, что температура смеси в начале 20 часов составляла 18°C, а в конце была равна 15,9°C. Ни один из экстрактов не был обогащен или разбавлен, поэтому их обозначали как спрей 100%.
После 5 дней проращивания ячмень в каждом ящике просушивали. На этапе томления во время сушки зеленый солод нагревали в течение 15 часов при 55°C. На этапе собственно высушивания температуру постепенно повышали с 55°C до 85°C в течение 8 часов. На этапе поджаривания ячмень нагревали до 85°C в течение 3 часов.
Выход солода измеряли массой 1000 ядер для каждого из 8 образцов. В таблице 6 представлены эти данные по выходу солода.
В таблице 7 ниже приведено повышение выхода солода в процентном отношении для каждого экспериментального образца в сравнении со средним выходом солода в двух контрольных (эталонных) образцах, полученных из того же сорта ячменя.
Как видно из таблицы 7, все экспериментальные образцы показали повышение выхода солода. В частности, образцы с применением спрея Sebastian показали существенное повышение выхода солода.
Пример 3
Как и в примерах 1 и 2, для соложения образцов ячменя снова использовали систему микросоложения компании Joe White. Однако в настоящем примере стадию замачивания проводили на коммерческой производственной линии для соложения, а проращивание и сушку проводили в системе микросоложения компании Joe White. С коммерческих производственных линий для соложения получили четыре килограмма ячменя Sebastian и четыре килограмма ячменя Azurel.
Четыре килограмма ячменя Sebastian разделили на образцы по одному килограмму и поместили в ящики 1-4. Четыре килограмма ячменя Azurel разделили на образцы по одному килограмму и поместили в ящики 5-8. В таблице 8 описаны экспериментальные условия, применяемые в настоящем примере.
Ячмень проращивали в течение 5 дней при температуре 15°C с целевым уровнем влажности к концу проращивания 43%-44%. В таблице 9 ниже приведены уровни влагосодержания ячменя в каждом ящике к концу дней 1, 2, 3, 4 и 5, а также количество воды или экстракта ячменя, распыленных на ячмень в течение каждого из этих дней. Ячмень орошали водой или экстрактом ячменя через 16 часов и повторно через 35 часов после начала проращивания.
Экстракты ячменя, применявшиеся в качестве спреев (перечислены в таблице 8), получали целенаправленным изготовлением экстрактов ячменя из сортов Prestige, Azurel и Sebastian. Экстракт ячменя сорта Prestige был изготовлен погружением 500 г ячменя Prestige в 1 л воды. Смесь выдерживали 20 часов с аэрацией. Начальная температура смеси составляла 18°C в начале 20 часов, а завершающая была равна 13,5°C. Экстракт ячменя Sebastian изготавливали таким же способом, за исключением того, что температура смеси в начале 20 часов составляла 18°C, а в конце была равна 15,9°C. Экстракт ячменя Azurel изготавливали таким же способом за исключением того, что температура смеси в начале 20 часов составляла 18°C, а в конце была равна 12,9°C. Ни один из экстрактов не был обогащен или разбавлен, поэтому их обозначали как спрей 100%.
После 5 дней проращивания ячмень в каждом ящике просушивали. На этапе томления во время сушки зеленый солод нагревали в течение 15 часов при 55°C. На этапе собственно высушивания температуру постепенно повышали с 55°C до 85°C в течение 8 часов. На этапе поджаривания ячмень нагревали до 85°C в течение 3 часов.
Таблица 11 ниже показывает улучшение выхода в процентном отношении для каждого экспериментального образца в сравнении с контрольными (эталонными) образцами.
Пример 4
Как и в примерах 1 и 2, для соложения образцов ячменя использовали систему микросоложения компании Joe White. Образец, состоящий из 0,5 килограмма ячменя, добавляли в каждый из 12 ящиков блока микросоложения. В таблице 12 описаны экспериментальные условия, применяемые в настоящем примере.
Применяли цикл замачивания из двух погружений. При первом погружении ячмень замачивали на 9 часов при температуре 15°C, после чего вентилировали в течение 19 часов при температуре 15°C. При втором погружении ячмень замачивали в воде на 3 часа при температуре 15°C. После замачивания ячмень проращивали в течение 5 дней при температуре 15°C с целевым уровнем влажности к концу проращивания 45%. В таблице 13 ниже приведены уровни влагосодержания ячменя в каждом ящике к концу дней 1, 2, 3, 4 и 5, а также количество воды или экстракта ячменя, распыленных на ячмень в течение дня 1. Всего в течение дня 1 на ячмень распылили 100 мл воды или экстракта. Это количество было разделено на две равные части по 50 мл спрея каждая. Первое орошение применили через 12 часов после начала проращивания, а второе - через 16 часов после начала проращивания.
Экстракты ячменя, применяемые в качестве спреев (перечислены в таблице 12), получали целенаправленным изготовлением экстрактов ячменя из сортов Sebastian и Esterel. Были изготовлены по два разных экстракта из каждого сорта (спрей Sebastian 1 и спрей Sebastian 2 и спрей Esterel 1 и спрей Esterel 2).
Каждый «спрей 1» изготавливали следующим образом за исключением того, что применялись разные сорта ячменя (Sebastian или Esterel). Один килограмм ячменя помещали в 1,4 литра воды и выдерживали при температуре 15°C в течение 20 часов. Каждый «спрей 2» изготавливали следующим образом, за исключением того, что применялись разные сорта ячменя (Sebastian или Esterel). Один килограмм ячменя помещали в 1,8 литра воды и выдерживали при температуре 25°C в течение 20 часов. Затем спреи 1 и спреи 2 наносили на прорастающий ячмень согласно таблице 10 в количестве и во время, указанные выше и в таблице 11.
После 5 дней проращивания ячмень в каждом ящике высушивали с помощью стандартной программы сушки.
Выход солода измеряли массой 1000 ядер для каждого из 12 образцов. В таблице 14 представлены эти данные по выходу солода.
В таблице 15 ниже представлены средние данные для каждого двойного образца, а также улучшение выхода в процентном отношении, обеспечиваемое экстрактами ячменя.
Как видим из таблицы 15, выход солода для экспериментальных образцов повысился в сравнении с эталоном. В частности, образцы, к которым применяли спрей Sebastian, показали больший прирост выхода.
Пример 5
Настоящий пример провели для оценки идеального времени для добавления экстракта ячменя на стадии проращивания в процессе соложения. Как и в примерах 1-4, для анализа образцов ячменя использовали систему микросоложения компании Joe White. Образец, состоящий из одного килограмма ячменя, добавляли в каждый из 4 ящиков блока микросоложения. В таблице 16 описаны экспериментальные условия, применяемые в настоящем примере.
Применяли цикл замачивания из трех погружений. При первом погружении ячмень замачивали в воде на 6 часов при температуре 15°C, после чего вентилировали в течение 12 часов при температуре 15°C. При втором погружении ячмень замачивали в воде на 5 часов при температуре 15°C, после чего вентилировали в течение 10 часов при температуре 15°C. При завершающем погружении ячмень замачивали на 2 часа при температуре 15°C. После замачивания ячмень проращивали в течение 5 дней при температуре 15°C с целевым уровнем влажности к концу проращивания 45%. В таблице 17 ниже приведены уровни влагосодержания ячменя в каждом ящике к концу дней 1, 2, 3, 4 и 5, а также количество воды или экстракта ячменя, распыленных на ячмень через 8 часов (день 1) или через 24 часа (день 2) после начала проращивания.
Экстракты ячменя, применяемые в качестве спреев (перечислены в таблице 16), получали целенаправленным изготовлением экстракта ячменя из сорта Scarlett. Экстракт ячменя Scarlett был изготовлен путем погружения 1 кг ячменя сорта Scarlett в 1,4 л воды. Смесь выдерживали в течение 24 часов с аэрацией при 15°C.
После 5 дней проращивания ячмень в каждом ящике просушивали. На этапе томления во время сушки зеленый солод нагревали в течение 15 часов при 55°C. На этапе собственно высушивания температуру постепенно повышали с 55°C до 85°C в течение 8 часов. На этапе поджаривания ячмень нагревали до 85°C в течение 3 часов.
Выход солода измеряли массой 1000 ядер для каждого из 4 образцов. В таблице 18 представлены эти данные по выходу солода.
Как видим в таблице 18, когда спрей Scarlett применяют к прорастающему ячменю через 24 часа после начала проращивания, повышения выхода солода в сравнении с эталоном не происходит. Однако когда спрей Scarlett применяют через 8 часов, происходит повышение выхода на 2,4%. Такое существенное повышение выхода на 2,4% неожиданно и даст в результате существенное коммерческое преимущество солодовенному заводу, изготавливающему солод, подходящий для пивоварения. Пример 6
Было проведено четыре опыта, которые следовали методологии, по которой варьировались концентрации экстракта ячменя, время добавления и число добавлений экстракта ячменя. Образцы замоченного ячменя были получены от коммерческой солодовни компании Cargill Incorporated в г. Спиритвуд, штат Северная Дакота. Образцы были получены из той же коммерческой партии замоченного ячменя приблизительно через один день коммерческого проращивания, но до первого регулярного опрыскивания (орошения). В частности, образцы ячменя, применяемые в настоящем примере, были получены после 25, 26, 24 и 22 часов с начала коммерческого проращивания для опытов 1, 2, 3 и 4 соответственно.
Затем каждый образец проходил 4-дневный процесс проращивания и сушки в системе микросоложения собственной разработки. Система микросоложения собственной разработки воспроизводила технологические условия традиционной крупномасштабной промышленной системы соложения. Проращивание продолжали в системе микросоложения собственной разработки в течение еще приблизительно 3 дней. В течение первых 2 дней проращивания в системе микросоложения собственной разработки ячмень подвергали воздействию увлажненного воздуха при температуре 13-14°C (56-58°F). На третий день проращивания температуру в системе микросоложения собственной разработки повысили до 18°C (65°F). Первое орошение прорастающего ячменя (водой или экстрактом ячменя) проводили, как только прорастающий ячмень переносили в систему микросоложения собственной разработки (из коммерческого растильного ящика). Второе орошение проводилось для опытов 2, 3 и 4. Время орошения приведено в таблице 19 ниже.
Для высушивания ячменя в системе микросоложения собственной разработай применяли 4-этапный цикл сушки. На первом этапе ячмень прогревали при 60°C (140°F) в течение 13,5 часов. На втором этапе сушки зеленый солод прогревали при 74°C (165°F) в течение 5 часов. На третьем этапе сушки зеленый солод прогревали при 85°C (185°F) в течение 5 часов. Завершающий этап сушки длился 0,5 часа, зеленый солод выдерживали при 21°C (70°F). На завершающем этапе сушки применяли повышенный воздушный поток.
Для настоящего примера каждый экстракт ячменя изготавливали следующим способом. Замочную воду брали от каждого из двух коммерческих процессов соложения (один с сортом ячменя Metcalfe, а другой с сортом ячменя MV69) через 8 часов после первого погружения. Затем каждый образец замочной воды выпаривали до 1/10 исходного объема (90% объема выкипало). Затем эти обогащенные экстракты ячменя восстанавливали с помощью воды, очищенной обратным осмосом (ОО), для изготовления экстрактов ячменя для применения в настоящем примере. Эти экстракты ячменя восстанавливали до концентраций 100%, 10% и 1% (в сравнении с исходным объемом). Например, для концентрации 100% добавляли достаточное количество ОО-воды, так чтобы объем экстракта равнялся объему, изначально изъятому на стадии замачивания. Для концентрации 10% добавляли достаточное количество ОО-воды, так чтобы объем был в десять раз больше объема, изначально извлеченного на стадии замачивания. Для концентрации 1% добавляли достаточное количество ОО-воды, так чтобы объем был в 100 раз больше объема, изначально извлеченного на стадии замачивания.
В таблице 19 ниже представлены экспериментальные параметры четырех опытов, проведенных в настоящем примере.
В таблице 20 ниже представлены данные по выходу солода в массе 1000 ядер для каждого из четырех опытов с каждым конкретным экстрактом. Дня каждого опыта провели две контрольных попытки. Контрольные образцы относятся к опытам, в которых на ячмень в указанное выше время распыляли воду, а не экстракт ячменя.
Приведенная выше таблица показывает, что опыты, в которых экстракт был произведен из того же сорта ячменя, что и ячмень, подвергающийся соложению (опыты 1 и 2), демонстрировали улучшение выхода солода, в частности, при применении экстрактов с более высокой концентрацией.
Пример 7
Было проведено пять опытов согласно методологии, в которой варьировались сорта ячменя, используемые для изготовления экстракта, и время добавления экстракта ячменя. Образцы замоченного ячменя были получены от коммерческой солодовни компании Cargill Incorporated в г. Спиритвуд, штат Северная Дакота. Образцы были получены из разных коммерческих партий замоченного ячменя приблизительно через один день коммерческого проращивания, но до первого регулярного опрыскивания (орошения). В частности, образцы ячменя, применяемые в настоящем примере, были получены после 21, 21, 20, 20 и 24 часов с начала коммерческого проращивания для опытов 1, 2, 3, 4 и 5 соответственно. Затем каждый образец проходил 4-дневный процесс проращивания и сушки в системе микросоложения собственной разработки при технологических условиях, сходных с условиями в примере 6.
Первое орошение прорастающего ячменя (водой или экстрактом ячменя) проводили, как только прорастающий ячмень переносили в систему микросоложения собственной разработки (из коммерческого растильного ящика). Второе орошение также проводили для каждого образца. Время орошения представлено в таблице 21 ниже.
Экстракты ячменя, применяемые в настоящем примере, изготовили таким же образом, как в примере 6, за исключением того, что все экстракты, применяемые в настоящем примере, восстановили до 100%.
В таблице 21 ниже представлены экспериментальные параметры пяти опытов, проведенных в настоящем примере.
Для каждого опыта было обработано по два контрольных образца и три экспериментальных образца. На контрольные образцы распыляли воду, а на экспериментальные образцы распыляли экстракт ячменя. В каждом опыте для двух контрольных образцов и трех экспериментальных образцов брали среднюю массу 1 ООО ядер. В таблице 22 ниже представлены эти данные по выходу солода.
Как видим по таблице 22 выше, все образцы, изготовленные с применением экстракта ячменя, дали в результате существенное повышение выхода. При применении в коммерческих масштабах такое улучшение может обеспечить солодовенному заводу крупную экономическую выгоду.