СПОСОБ СОЛОДОВАНИЯ С ЗАМАЧИВАНИЕМ ЗЕРНА, ВКЛЮЧАЮЩИЙ ЭТАП ЦИРКУЛЯЦИИ ВОДЫ
METHOD FOR MALTING WITH GRAIN SOAKING, INCLUDING WATER CIRCULATION STAGE

Изобретение относится к способу солодования с замачиванием зерна.
Солодование состоит из трех основных процессов: замачивания (пропитывания водой), проращивания и сушки.
Целью процесса замачивания является повышение влажности зерна, что инициирует активацию ферментов и вызывает естественный процесс проращивания.
Замачивание осуществляется в замочных чанах двух типов: первый тип отличается коническим дном, а второй - плоским.
Преимущество замочных чанов первого типа состоит в меньшем потреблении воды и в самотеке, но их производительность по техническим причинам (размер резервуара) ограничена и качество (равномерность производственного процесса, эффективность вентиляции и др.) не может быть высоким. Вместительность замочных чанов с коническим дном не превышает 70 тонн; для получения больших партий и более высокой производственной мощности используют группы замочных аппаратов.
Вместительность замочных чанов второго типа не ограничена, что является их преимуществом, благодаря которому возможна лучшая вентиляция, и их иногда используют как резервуары для предвсходовой обработки зерна. Но такие чаны имеют тот недостаток, что для них требуется больше воды из-за формы и для разгрузки нужен разгрузитель с радиальными лопастями, из-за чего заливка выше.
На заводах с большой производственной мощностью обычно используют чаны обоих типов.
Цель замачивания - повышение влажности зерна для инициации проращивания таким образом, чтобы зерно не «задыхалось».
Для этого осуществляется замачивание с воздушной выдержкой, то есть зерно держат в воде 1-4 раза (обычно 2-3 раза) с перерывами на воздушную выдержку. Такой процесс занимает, как правило, 1-2 суток.
Когда зерно в воде, оно полностью погружено в нее. При этом в воду периодически подают воздух, чтобы не истощался растворенный кислород, необходимый для дыхания зерна, и перемешивают содержимое чана. Поэтому важно полное погружение зерна в воду.
Для воздушной выдержки воду удаляют, так что между зернами ее не остается; на дне чана имеется решетка, задерживающая зерно, но пропускающая воду и воздух, позволяя отводить тепло.
Описанные две фазы процесса замачивания - погружение в воду и воздушная выдержка - повторяют 2-3 раза в зависимости от конструктивной специфики завода, температуры воды, вида и разновидности злака, а также желаемых свойств продукта.
3
При погружении зерна в воду, ее потребление обычно составляет 1-1,3 мна 1 тонну замоченного ячменя в зависимости от оборудования. Расход воды на солодовенном предприятии определяется в основном увлажнением ячменного зерна при замачивании по сравнению с двумя другими производственными процессами, требующими воды - проращиванием и мойкой зерна.
Кроме того, вода, используемая для замачивания зерна, должна быть должной степени частоты, а именно чистой для применения в пищевой промышленности. При хранении воды, в которую погружали зерно, в ней развиваются микроорганизмы, что делает ее непригодной для повторного использования для замачивания зерна.
На предприятиях с прерывной линией производства партию зерна часто разделяют по нескольким замочным чанам, в которых замачивание происходит параллельно. В конце такого замачивания зерно из всех чанов собирают в одну емкость для проращивания, так что все зерна данной партии прорастают вместе. На таких предприятиях каждый замочный чан заполняется водой, пригодной для использования в пищевой промышленности, независимо от других чанов.
Поскольку стоимость воды растет и в некоторых местностях ее мало, а также по соображениям защиты окружающей среды производителям солода приходится искать альтернативные решения проблемы использования воды, стремясь к обеспечению устойчивого эколого-безопасного развития.
Известно, что повторное использование воды, служившей для замачивания зерна, приводит к задержке прорастания и снижению качества солода, так как в такой воде присутствуют агенты, подавляющие прорастание, и другие органические соединения, благоприятствующие размножению микроорганизмов в ходе хранения этой воды, а также иные нежелательные вещества.
В патентном документе EP 1 988 150 описывается способ солодования, в котором замачивание осуществляется - по меньшей мере частично - с повторным использованием воды. При этом в конце замачивания из одного замочного чана, содержавшего зерна из данной партии, берется использованная вода, подвергается обработке для удаления веществ, подавляющих прорастание, и подается опять в тот же чан, но содержащий уже новые зерна из другой партии.
Однако при таком процессе использованная вода может храниться довольно долго, прежде чем ее используют вновь, а кроме того, для удаления из этой воды веществ, подавляющих прорастание, и/или микроорганизмов нужен биореактор.
В данной области техники известен способ солодования по технологии OPTISTEEP. OPTISTEEP - это система очистки для обработки воды, использовавшейся при замачивании зерна, и предполагающей только однократное, но продленное погружение зерна в воду. При этом вода, в которую погружено зерно из данной партии в одном замочном чане, непрерывно очищается путем избирательной адсорбции и фильтрования и поступает опять в тот же чан во время того же периода пребывания зерна воде, так что удаляются нежелательные вещества, негативно влияющие на прорастание зерен. В OPTISTEEP реализована дорогостоящая система специфичной обработки воды. Технология OPTISTEEP особенно привлекательна в том случае, когда погружение зерна в воду осуществляется только один раз.
В тех более широко распространенных на современных солодовенных заводах случаях, когда при замачивании зерна периоды погружения его в воду чередуются с периодами воздушной выдержки, невозможно снизить расход воды с помощью системы OPTISTEEP.
В патентном документе GB 2258243 описаны средства повторного использования воды путем подачи ее из-под поверхности, на которой лежит зерно, в верх того же чана, что существенно сглаживает температурный профиль в толще зерна. Если применять это изобретение для сокращения расхода воды, то зерно в замочном чане не будет полностью погружено в воду в замочном чане, что неизбежно приведет к неравномерному течению воды через зерно, и тем самым к гетерогенности качества замоченных зерен, а это противоречит цели данного производственного процесса.
По Европейским стандартам производителям солода предписывается при замачивании каждой партии зерна в начале погружения его в воду использовать только воду со степенью чистоты для применения в пищевой промышленности. Иными словами, запрещается повторно использовать воду, послужившую для погружения зерна из данной партии, для замачивания зерна из другой партии.
Данное изобретение имеет целью справиться с описанными выше проблемами.
Авторы данного изобретения обнаружили, что если при замачивании в ходе одной и той же фазы контактирования с водой зерно одной партии загружать в несколько замочных чанов и вода будет переходить из чана в чан без перемещения зерен, то расход воды при замачивании с погружением зерна в воду сокращается, причем качество зерна при этом не страдает. Говоря конкретно, по данному изобретению при переходе из чана в чан вода не задерживается, и во всех чанах, содержащих зерно данной партии, фаза контактирования зерна с водой осуществляется одновременно; это означает, что вода поступает из чана в чан, а не используется повторно в противоположность способу, предлагаемому в патентном документе EP 1 988 150.
Таким образом, способ солодования с замачиванием зерна по данному изобретению включает следующие последовательные этапы.
1) Обеспечение оборудования - установки для солодования (10, 10’), включающей по меньшей мере:
- несколько замочных чанов (18, 20, 22), в каждом из которых (18, 20, 22) имеются стенки, ограничивающие внутреннее пространство, куда загружается зерно (25); входное отверстие (30) для зерна, воды и/или воздуха; выходное отверстие (32) для зерна, воды и/или воздуха; решетка (28) с отверстиями такой конфигурации, чтобы из чанов (18, 20, 22) уходила вода и происходила циркуляция воздуха, а зерна оставались во внутреннем пространстве (25) чанов (18, 20, 22);
- при необходимости устройство для подачи воды во внутреннее пространство каждого из замочных чанов (18, 20, 22);
- при необходимости устройство для отвода воздуха и тепла из внутреннего пространства каждого из замочных чанов;
- при необходимости устройство для подачи воздуха во внутреннее пространство каждого из замочных чанов;
- устройство, обеспечивающее движение воды, (44), расположенное между по меньшей мере первым (18) и вторым (20) в последовательности замочных чанов (18, 20, 22), причем это устройство соединяет по текучей среде выходное отверстие (32) первого чана (18) и входное отверстие (30) по меньшей мере второго замочного чана (20);
- 2a) заполнение каждого из замочных чанов (18, 20, 22) зерном из одной партии, находящимся в одной и той же фазе контактирования с водой процесса замачивания;
- 2b) подача воды во внутреннее пространство (25) первого замочного чана (18) до тех пор, пока находящееся в нем зерно не окажется погружено в воду, в то время как зерно во внутреннем пространстве второго замочного чана (20) не погружено в воду;
- 2c) при необходимости подача воздуха во внутреннее пространство (25) первого замочного чана (18), причем зерно в этом чане (18) остается погруженным в воду в течение заданного промежутка времени;
- 2d) отвод вводы через выходное отверстие для воды (32) первого замочного чана (18) в устройство, обеспечивающее движение воды, (44), в то время как зерно остается в первом замочном чане;
- 3) подача указанной воды из первого замочного чана (18) во второй замочный чан (20) через устройство, обеспечивающее движение воды, (44) до тех пор, пока зерно в первом замочном чане (18) более не будет погружено в воду.
Таким образом, вода для замачивания из первого замочного чана используется и во втором замочном чане, причем в это время зерно в первом замочном чане остается контактирующим с водой и продолжает увлажняться. В результате достигается экономия воды. В ходе всего процесса замачивания зерно из чана в чан не переходит, причем в течение одной и той же фазы контактирования зерна с водой в одном и том же замочном чане оно несколько раз погружается в воду. Также между замочными чанами вода не задерживается, так что не происходит изменения состава воды из-за развития микроорганизмов. Кроме того, время контактирования воды, использовавшейся для замачивания, с погруженным в нее зерном непродолжительно, так что эта вода не обременена веществами, подавляющими прорастание, или иными органическими соединениями, высвободившимися из зерен.
В предпочтительных воплощениях данного изобретения способ солодования с замачиванием зерна также включает следующие признаки, по отдельности или в любых технически осуществимых сочетаниях:
- устройство, обеспечивающее движение воды, содержит по меньшей мере один циркуляционный насос;
- солодовенная установка также включает устройство для аэрации воды, соединенное с устройством, обеспечивающим движение воды, расположенным между выходным отверстием первого замочного чана и входным отверстием второго чана;
- процесс солодования включает этап 4, а этапы 2b - 3 повторяются;
- этап 3 включает подачу воды во внутреннее пространство второго замочного чана, происходящую до тех пор, пока зерно в этом втором чане не будет погружено в воду, в то время как зерно в первом замочном чане не погружено в воду, и большая часть указанной воды является водой, поступившей из первого замочного чана через устройство, обеспечивающее движение воды, при необходимости с подаче й воздуха во внутреннее пространство второго замочного чана, причем зерно во втором замочном чане остается погруженным в воду в течение заданного промежутка времени и вода вытекает из второго чана через его выходное отверстие , а зерно во втором замочном чане остается.
- вода из последнего в последовательности замочных чанов (не первого чана) поступает опять в первый в последовательности замочных чанов через устройство, обеспечивающее движение воды.
Таким образом, вода, замачивающая зерно, из первого замочного чана совершает цикл и поступает опять в указанный первый замочный чан.
Данное изобретение обеспечивает ограничение потребления воды, позволяя совершать несколько погружений в ходе фазы контактирования зерна с водой, тогда как в способе замачивания с применением технологии OPTISTEEP происходит только одно погружение зерна в воду, соответствующее контактированию с водой без воздушной выдержки. Данное изобретение таким образом делает возможным экономить воду для замачивания зерна в существующих установках без значительных затрат, а чтобы использовать технологию OPTISTEEP, требуется дорогостоящее оборудование для обработки воды.
Промежуток времени между двумя периодами пребывания зерна в воде в одном и том же замочном чане подбирается предпочтительно так, чтобы в течение этого промежутка времени зерно в данном чане оставалось влажным.
Таким образом, в течение всей фазы контактирования с водой зерно во всех замочных чанах остается влажным.
Солодовенная установка может также включать устройство для обработки воды, вытекающей из выходного отверстия по меньшей мере одного из ряда замочных чанов.
Способ солодования с замачиванием зерна по данному изобретению может также включать этап обработки воды, вытекающей из выходного отверстия замочного чана, с помощью устройства для обработки воды.
Устройство для обработки воды позволяет удалять из воды, прошедшей через устройство, обеспечивающее движение воды, взвешенные в ней частицы или какой-либо другой нежелательный материал.
Установка для солодования может также включать краны/вентили, которые в открытом состоянии пропускают поток воды, а в закрытом - останавливают его; указанные краны/вентили располагаются на выходе из каждого замочного чана, и каждый кран/вентиль действует независимо.
Краны/вентили позволяют заполнять данный чан нужным количеством воды из устройства, подающего воду, или из устройства, обеспечивающего движение воды, и, если требуется, создают возможность обхода основного пути течения воды.
Ниже для лучшего понимания данного изобретения приводится его описание на примерах и с помощью чертежей.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематически изображена солодовенная установка по одному из взятых для примера воплощений данного изобретения.
На фиг. 2 схематически изображена солодовенная установка по другому взятому для примера воплощению данного изобретения.
Осуществление изобретения
Один из вариантов установки для солодования по данному изобретению иллюстрируется фиг.1.
Установка для солодования 10 включает по меньшей мере несколько замочных чанов 12, в которые загружается зерно, и устройство 14, подающее воду для замачивания зерна.
Термины «замочный чан» и «чан» в настоящем документе употребляются взаимозаменяемо.
По данному изобретению термин «зерно»/«зёрна» включает плоды типа «зерновка» злаковых растений, в результате проращивания которых получают солод; в частности, солод делают из пшеницы, ячменя, сорго или овса.
В настоящем описании выражения «выше по ходу потока» и «ниже по ходу потока» относятся к направлению движения воды, которое на фиг.1 изображено стрелками.
В установке, изображенной на фиг.1 и 2, используются три замочных чана (18, 20, 22). Или же солодовенная установка по данному изобретению может включать другое количество замочных чанов, например два или по меньшей мере четыре.
Изображенные на фиг.1 замочные чаны 18, 20, 22 далее, чтобы различать их. называются первый чан 18, второй чан 20 и третий чан 22; эти наименования употребляются лишь для ясности изложения.
Каждый из замочных чанов 18, 20, 22 имеет корпус 24. Как правило, корпус 24 обладает осевой симметрией. Корпус 24 имеет форму цилиндра с коническим или же плоским днищем.
В том случае, когда днище замочного чана плоское, он снабжен разгрузителем с радиальными лопастями для эвакуации зерна.
Или же солодовенная установка 10 включает замочные чаны только с коническим дном.
Солодовенная установка 10 может включать только плоскодонные замочные чаны.
Или же солодовенная установка 10 может включать замочные чаны как конической внешней формы, так и плоскодонные.
В замочных чанах 18, 20, 22 корпус 24 определяет границы внутреннего пространства, вмещающего зерно (25); далее оно называется внутренним пространством 25.
Емкость внутреннего пространства замочных чанов 18, 20, 22 составляет, как правило, не более 70 тонн, не более 100 т, не более 600 т. Предпочтительно внутреннее пространство 25 замочных чанов 18, 20, 22 составляет не более 100 т.
В замочных чанах 18, 20, 22 верх 26 открытый, а внизу 27 имеется днище.
Замочные чаны 18, 20, 22 снабжены решеткой 28 с отверстиями. Решетка 28, как правило, располагается во внутреннем пространстве 25 замочного чана вблизи его низа 27. Отверстия решетки могут быть овальными, круглыми, прямоугольными или любой другой подходящей формы
Диаметр отверстий решетки обычно меньше размеров зерна, чтобы из замочного чана уходила вода и мог циркулировать воздух, а зерно оставалось во внутреннем пространстве 25 замочного чана.
Например, если отверстия продолговатые, то их длина составляет 10-20 мм, ширина 1-2 мм, обычно 1,8 мм.
Этот признак также позволяет осуществлять воздушную выдержку в том же замочном чане, что и контактирование зерна с водой.
В замочных чанах 18, 20, 22 имеется по меньшей мере по одному входному отверстию для зерна, по меньшей мере по одному входному отверстию для воды и/или по меньшей мере по одному входному отверстию для воздуха.
В одном из воплощений данного изобретения (см. фиг.1) указанными входными отверстиями для зерна и для воздуха служит одно входное отверстие 30.
Или же для зерна и для воздуха служат разные входные отверстия.
В замочных чанах 18, 20, 22 имеется по меньшей мере по одному выходному отверстию для зерна, по меньшей мере по одному выходному отверстию для воды и/или по меньшей мере по одному выходному отверстию для воздуха.
В одном из воплощений данного изобретения (см. фиг.1) указанным входным отверстием для зерна и для воздуха служит одно входное отверстие 32.
Или же для зерна, для воды и для воздуха служат разные выходные отверстия.
В каждом из чанов 18, 20, 22 имеются по меньшей мере одно выходное отверстие для зерна, по меньшей мере одно выходное отверстие для воды и/или по меньшей мере одно выходное отверстие для воздуха.
В одном из воплощений данного изобретения (см. фиг.1) указанными выходными отверстиями для зерна, для воды и/или для воздуха служит одно выходное отверстие 32 или же для зерна, для воды и для воздуха служат разные выходные отверстия.
Впрочем, количество входных и выходных отверстий в замочных чанах никак не ограничивается.
В примере, иллюстрируемом фиг.1, в замочных чанах 18, 20, 22 входное отверстие для воды расположено у верхнего конца чана, а выходное отверстие для воды - у его нижнего конца. В замочных чанах 18, 20, 22 входное отверстие для зерна расположено у верхнего конца чана, а выходное отверстие для зерна - у его нижнего конца. Как правило, в замочные чаны с плоским днищем воздух подается снизу. В замочных чанах с коническим дном воздух может подаваться на разных уровнях.
Впрочем, место расположения входных и выходных отверстий никак не ограничивается.
Например, в замочных чанах 18, 20, 22 может быть входное отверстие для воды или входное отверстие для воздуха.
Замочные чаны 18, 20, 22 сделаны, как правило, из нержавеющей стали, или из стали с покрытием, или из бетона, или из любого другого подходящего материала.
Устройство для подачи воды 14 при замачивании зерна включает резервуар 34, содержащий воду 40, используемую для замачивания зерна.
Для замачивания зерна обычно используется питьевая вода, чтобы удовлетворять требованиям к качеству солода. Устройство, подающее воду, обычно включает трубопровод 36, по которому питьевая вода из резервуара 34 поступает к входному отверстию для воды 30 в замочных чанах 18, 20, 22.
Или же устройство, подающее воду, 14 включает трубопровод по меньшей мере одного замочного чана.
Солодовенная установка 10 может включать устройство, подающее воздух (не показано) для аэрации зерна.
Устройство, подающее воздух для аэрации зерна, обычно включает воздушный компрессор. Устройство, подающее воздух, по данному изобретению имеет, как правило, два режима функционирования - рабочий режим и режим покоя, сменяемые по желанию в ходе процесса.
Солодовенная установка 10 может также включать устройство для эвакуации отработанного воздуха и отвода тепла из замочных чанов (не показано).
Под отработанным воздухом в данном контексте понимается воздух, эвакуируемый из замочных чанов, который содержит углекислый газ и другие газообразные вещества, выделяемые зернами.
Устройство для эвакуации отработанного воздуха и отвода тепла из внутреннего пространства замочного чана подсоединено к выходному отверстию для воздуха каждого из чанов 18, 20, 22.
Устройство для эвакуации отработанного воздуха и отвода тепла обеспечивает лучшую аэрацию зерна и оптимальную температуру в замочном чане. В качестве этого устройства может служить любое устройство, обычно используемое для отвода воздуха и тепла в солодовенном производстве.
Солодовенная установка 10 по данному изобретению может также включать какое-либо другое обычно используемое в солодовенных установках оборудование.
Предпочтительно солодовенная установка 10 по данному изобретению также включает трубопровод 42 для отвода наружу использованной идущей на выброс воды, который располагается ниже (по ходу потока воды) выходного отверстия для воды 32 замочных чанов 18, 20, 22 (стрелка A на фиг.1).
По данному изобретению солодовенная установка 10 также включает устройство, обеспечивающее движение воды, 44, соединенное по текучей среде со всеми замочными чанами 18, 20, 22.
Указанная вода, выходящая из выходных отверстий замочных чанов, далее называется водой, использованной для замачивания зерна.
В примере, иллюстрируемом фиг.1, устройство 44, обеспечивающее движение воды, содержит, как правило, первый трубопровод 46, 46’, подающий воду, использованную для замачивания зерна, 41 из первого замочного чана 18 во второй замочный чан 20. Первый трубопровод 46, 46’ обычно располагается ниже (по ходу потока 46’) выходного отверстия для воды 32 первого замочного чана 18 и выше (по ходу потока 46) входного отверстия для воды 30 второго замочного чана 20.
Устройство 44, обеспечивающее движение воды, содержит, как правило, второй трубопровод 48, 48’, подающий воду, использованную для замачивания зерна, 41 из второго замочного чана 20 в третий замочный чан 22. Второй трубопровод 48, 48’ обычно располагается ниже (по ходу потока 48’) выходного отверстия для воды 32 второго замочного чана 20 и выше (по ходу потока 48) входного отверстия для воды 30 третьего замочного чана 22.
Устройство 44, обеспечивающее движение воды, содержит, как правило, третий трубопровод 50, 50’, подающий воду, использованную для замачивания зерна, 41 из третьего замочного чана 22 в первый замочный чан 18. Третий трубопровод 50, 50’обычно располагается ниже (по ходу потока 50’) выходного отверстия для воды 32 третьего замочного чана 22 и выше (по ходу потока 50) входного отверстия для воды 30 первого замочного чана 18.
Разумеется, при ином количестве замочных чанов устройство, обеспечивающее движение воды, содержит дополнительные трубопроводы, соединяющие соответствующие замочные чаны.
В ином воплощении данного изобретения, в котором количество замочных чанов четное число, устройство, обеспечивающее движение воды, включает трубопроводы, соединяющие входные и выходные отверстия для воды замочных чанов попарно.
Как правило, в устройстве, обеспечивающем движение воды, имеется по меньшей мере один циркуляционный насос 52. Циркуляционный насос 52 обеспечивает поступление воды из выходных отверстий 32 замочных чанов 18, 20, 22 во входные отверстия 30 чанов 18, 20, 22. Как известно, циркуляционный насос может быть с цилиндром - такой насос не пустеет. Цилиндр насоса 52 не предназначен для удержания воды в ходе функционирования солодовенной установки 10.
Трубопроводы 46, 48, 50 обычно по меньшей мере частично соединены по текучей среде с устройством 14, подающим воду, и с трубопроводом 42 для отвода наружу отработанной воды, идущей на выброс.
Как правило, устройство 44, обеспечивающее движение воды, включает по меньшей мере один вентиль/кран 82, располагающийся ниже (по ходу потока) выходного отверстия 32 замочных чанов 18, 20, 22 на трубопроводах 46’, 48’, 50’, чтобы при необходимости был обход устройства 44, обеспечивающего движение воды.
Устройство 44, обеспечивающее движение воды, может также включать по меньшей мере один кран/вентиль 76, расположенный выше (по ходу потока) входного отверстия для воды 30 замочных чанов 18, 20, 22.
Предпочтительно в солодовенной установке 10 по данному изобретению нет устройства для хранения воды, использованной для замачивания, между двумя замочными чанами. Устройство, обеспечивающее движение воды, по данному изобретению пригодно для циркуляции воды между замочными чанами, содержащими зерно одной и той же партии, находящимся в одной и той же фазе процесса замачивания, но не для циркуляции воды между порциями зерна из разных партий.
В каждом из замочных чанов 18, 20, 22 по меньшей мере один кран/вентиль 54 располагается у выходного отверстия для воды 32.
В примере, иллюстрируемом фиг.1, в каждом из замочных чанов 18, 20, 22 один вентиль/кран 56 располагается также у входного отверстия для воды 30, чтобы можно было выбирать, какой чан нужно заполнить водой из устройства, обеспечивающего движение воды, 44 или из устройства для подачи воды 14.
В настоящем описании краны/вентили 54, 56 функционируют в двух режимах: «открыт», когда вода протекает через данный кран/вентиль, и «закрыт», когда вода не проходит через него.
Предпочтительно каждый из кранов/вентилей 54, 56, 76, 82 действует независимо. Предпочтительно также работа кранов/вентилей 54, 56 автоматизирована.
Кран/вентиль 60 обычно располагается выше (по ходу потока) трубопровода 42 для отвода наружу отработанной воды, идущей на выброс.
В примере, иллюстрируемом фиг.2, три замочных чана 18, 20, 22 солодовенной установки 10’ располагаются вертикально один под другим.
Кран/вентиль 54 располагается у выходного отверстия 32 каждого из замочных чанов 18, 20, 22. Таким образом, вода может течь из чана в чан под действием силы тяжести через устройство, обеспечивающее движение воды, 44. Устройство для подачи воды 14 может быть соединено по текучей среде с каждым из замочных чанов18, 20, 22 в отдельности. Или же устройство для подачи воды 14 соединено по текучей среде с по меньшей мере одним из чанов 18, 20, 22.
Циркуляционный насос 52 обеспечивает течение воды из нижнего замочного чана 22 в верхний чан 18.
В одном из конкретных воплощений данного изобретения солодовенная установка 10 включает устройство 70 для обработки воды, использованной для замачивания, 41, которая вытекает из выходного отверстия 32 по меньшей мере одного из чанов 18, 20, 22 перед поступлением ее в следующий замочный чан. Устройство 70 для обработки воды, использованной для замачивания, 41 служит для задержки взвешенного в воде материала.
Например, устройство для обработки воды 70 включает фильтрационную систему, например фильтрующую мембрану в линии циркуляции воды, расположенную поперечно потоку, или ультрафильтрационную мембрану, или барабанное сито, или песочный фильтр, или патронный фильтр. Или же устройство для обработки воды 70 включает какое-либо иное подходящее устройство для обработки воды.
В этом конкретном воплощении данного изобретения устройство для обработки воды 70 включает, как правило, по меньшей мере один кран/вентиль, расположенный выше (по ходу потока) устройства для обработки воды 70, и по меньшей мере один кран/вентиль, расположенный ниже (по ходу потока) устройства для обработки воды 70, чтобы при желании можно было обойти устройство для обработки воды 70.
Предпочтительно солодовенная установка 10 включает устройство для аэрации воды 90, которое соединено с устройством, обеспечивающим движение воды, 44, соединенным с выходным отверстием 32 первого замочного чана 18 и с входным отверстием 30 второго замочного чана 20.
Предпочтительно устройство для аэрации воды 90 располагается ниже (по ходу потока) устройства для обработки воды 70. Таким образом, вода насыщается воздухом после очищающей обработки.
Устройство для аэрации воды 90 обеспечивает насыщение воды, использовавшейся для замачивания зерна, 41 кислородом в процессе циркуляции воды.
Например, устройство 90 для аэрации воды, использовавшейся для замачивания зерна, представляет собой всасывающую систему, основанную на эффекте Вентури (трубку Вентури), подсоединенную выше (по ходу потока) линии циркуляции воды 46, 48, 50.
Теперь перейдем к описанию способа солодования с замачиванием зерна по данному изобретению.
Как правило, способ солодования с замачиванием зерна включает две основных операции - погружение зерна воду и воздушную выдержку, описанные выше, причем в каждом замочном чане каждая из этих операций осуществляется один или несколько раз.
В контексте данного изобретения подробно рассмотрим только фазу контактирования зерна с водой.
В начале процесса замачивания зерна по данному изобретению в замочные чаны 18, 20, 22 загружают зерно. При этом определенное количество зерна помещается во внутреннее пространство каждого из чанов 18, 20, 22. Предпочтительно указанное зерно берут из одной и той же партии. Под партией зерна в настоящем документе имеется в виду одна производственная партия зерна; это зерно подлежит одной и той же фазе контактирования с водой в нескольких замочных чанах параллельно.
Соответственно одна партия солода получается из одной и той же партии зерна.
Далее по меньшей мере в один замочный чан 18 заливается определенное количество воды, достаточное для того, чтобы находящееся в данном чане зерно было полностью погружено в воду, в то время как зерно во внутреннем пространстве второго замочного чана 20 не погружено в воду.
Этот процесс осуществляется предпочтительно так, чтобы в каждом замочном чане, содержащем зерно из данной партии, продолжительность каждого периода погруженности зерна в воду была достаточной, то есть чтобы между двумя последовательными периодами погруженности в воду зерно не успевало высохнуть.
На фиг.1 и 2 поток воды показан стрелками.
Фаза контактирования с водой при замачивании зерна ниже описывается подробно для одного замочного чана 18. Подразумевается, что во всех замочных чанах фаза контактирования зерна с водой происходит одинаково.
Количества зерна и воды, загружаемые в первый замочный чан 18, подбирают соответственно типу используемого чана так, чтобы все замачиваемые зерна были погружены в воду, что обеспечивает одинаковое увлажнение зерен и предотвращает неравномерность течения воды сквозь массу зерна.
Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что количество воды берется в зависимости от свойств зерна (в основном имеют значение масса и форма зерен) и от формы замочного чана.
3
3
Как правило, используется от 1 до 2 кубических метров воды на 1 тонну зерна. Предпочтительно количество используемой для залива зерна воды составляет 1-1,3 м/т. Обычно в случае плоскодонного замочного чана берут 1 м/т помимо того объема воды, который заключен между решеткой и днищем чана.
Во время контактирования зерна с водой в замочный чан 18 обычно подается воздух из устройства для подачи воздуха через входное отверстие для воздуха во внутреннее пространство 25 данного чана.
Как правило, при подаче воды 40 в замочный чан 18 для обеспечения нужной ее температуры действуют нагревающее и охлаждающее устройства, работа которых определяется терморегулятором. Температура подаваемой в чан воды 40 предпочтительно составляет от 12°C до 20°C.
Зерно в замочном чане 18 полностью погружено в воду в течение предписанного промежутка времени. Например, обычно период погруженности зерна в воду составляет от 15 до 60 минут.
В конце этого предписанного промежутка времени вода, в которую было погружено зерно, 41 из внутреннего пространства 25 первого замочного чана 18 уходит через выходное отверстие для воды 32 первого замочного чана 18, а зерно остается в этом чане.
Вода из первого замочного чана 18 переходит во второй чан 20 при помощи устройства, обеспечивающего движение воды, 44, а зерно, задерживаемое решеткой с отверстиями 28, остается во внутреннем пространстве первого замочного чана 18.
После того, как вся вода из первого замочного чана 18 ушла и зерно достаточно дренировано, воздух и тепло отводят через выходное отверстие для воздуха 32.
На этапе циркуляции вода 41, использовавшаяся для замачивания зерна в первом замочном чане 18, с помощью устройства, обеспечивающего движение воды, 44 перетекает во второй замочный чан 20 до тех пор, пока зерно в первом замочном чане 18 не останется вне воды. Как правило, вода, использовавшаяся для замачивания зерна, 41 подается по первой циркуляционной линии 46. В примере, иллюстрируемом фиг.1, кран/вентиль 54, расположенный у выходного отверстия для воды 32 первого замочного чана 18, и кран/вентиль 56, расположенный у входного отверстия для воды 30 второго замочного чана 20, открыты. Кран/вентиль 82, расположенный ниже (по ходу потока) выходных отверстий 32 чанов 18, 20, 22 на циркуляционной линии 46’, 48’, 50’, и кран/вентиль 76, расположенный выше (по ходу потока) входных отверстий для воды 30 замочных чанов 18, 20, 22, открыты. В этом примере краны/вентили, расположенные у входного отверстия для воды 30 первого замочного чана 18, у выходного отверстия для воды 32 второго замочного чана 20, и у входного отверстия для воды 30 и выходного отверстия для воды 32 третьего замочного чана 22, закрыты.
Количество воды во втором замочном чане 20, которую берут за счет воды 40 из водного резервуара 34, подбирают таким, чтобы в этом чане все замачиваемое зерно было полностью погружено в воду для равномерного его увлажнения.
В конце этапа перетекания воды выпускающий ее кран/вентиль 56 у входного отверстия для воды 30 второго замочного чана 20 закрывается.
Промежуток времени между началом этапа перетекания воды из первого замочного чана 18 во второй замочный чан 20 и окончанием этого этапа составляет обычно от 15 до 60 минут в зависимости от емкости указанных чанов и специфики устройства, обеспечивающего движение воды.
Затем осуществляется погружение зерна в воду во втором замочном чане 20 на предписанное время.
В течение этого этапа зерно в первом замочном чане 18 не погружено в воду, но остается мокрым.
Таким образом, в обоих замочных чанах - 18 и 20 - имеет место одна и та же фаза замачивания зерна - контактирование с водой.
В конце предписанного промежутка времени описанный выше процесс повторяется применительно ко второму и третьему замочным чанам (20 и 22), а затем к третьему и первому (22 и 18). И потом сначала - первый (18) и второй (20), второй (20) и третий (22), третий (22) и первый (18) и так далее с предписанной продолжительностью. Тот чан, из которого вода поступает опять в первый замочный чан 18, называется последним.
Временной интервал между двумя периодами погруженности зерна в воду в одном и том же замочном чане, подбирается так, чтобы в течение этого интервала зерно в указанном чане оставалось мокрым.
Влажность зерна можно определять любым методом, известным специалистам в данной области техники, например визуально по внешнему виду зерна.
Таким образом, на этапе замачивания зерно остается мокрым в течение всей фазы контактирования с водой, которая включает несколько последовательных погружений. Определение «мокрый» в настоящем документе подразумевает, что на зернах имеется пленка воды, образующая по меньшей мере мениски между ними.
Способ замачивания зерна по данному изобретению предпочтительно включает также этап обработки воды с помощью устройства для обработки воды 70. В этом воплощении данного изобретения каждый раз после пребывания в каком-либо из замочных чанов 18, 20, 22, использовавшаяся для замачивания зерна вода 41, прежде чем она подается в следующий замочный чан, проходит через устройство для обработки воды 70. Таким образом из воды, использовавшейся для замачивания зерна, 41 удаляется взвешенный в ней материал или какие-либо иные нежелательные вещества, что повышает эффективность фазы контактирования зерна с водой процесса замачивания зерна.
По завершении фазы контактирования зерна с водой процесса замачивания зерна использовавшуюся в замочных чанах 18, 20, 22 воду 41 удаляют из солодовенной установки.
Далее прекращается подача воздуха.
Предпочтительно из каждого чана 18, 20, 22 воздух и тепло отводятся через выходное отверстие для воздуха 32. Зерно вступает в фазу воздушной выдержки, как описано выше, не перемещаясь из чана в чан и до наступления новой фазы контактирования с водой, если таковая должна быть.
Из каждого замочного чана 18, 20, 22 партия зерна, прошедшего описанный процесс замачивания, выгружается через выходное отверстие для зерна 32 и затем вступает в этап проращивания.
В другом воплощении данного изобретения солодовенная установка 10 сходна с той, которая иллюстрируется фиг.1, но включает по меньшей мере четыре замочных чана - по меньшей мере два первых и по меньшей мере два вторых. Количество замочных чанов предпочтительно выражается четным числом. В этом воплощении данного изобретения по меньшей мере в двух первых замочных чанах одновременно осуществляется фаза контактирования зерна с водой в течение предписанного промежутка времени. В конце этого промежутка времени из первых чанов воду, в которую погружалось зерно, эвакуируют и через устройство, обеспечивающее движение воды, подают во вторые замочные чаны.
Благодаря описанным выше признакам расход воды на замачивание сокращается. Притом это сокращение потребления воды возможно без нарушения или замедления процесса прорастания зерна, без привнесения загрязняющих агентов и без ухудшения качества пива, производимого с использованием полученного солода.
Данное изобретение может быть осуществлено различным образом, не ограничиваясь описанными выше воплощениями.
ПРИМЕРЫ
Материалы и методы
Опыт 1
Были взяты четыре замочных чана A1, A2, B1, B2 и расположены, как в примере, иллюстрируемом фиг.1.
В эти чаны загрузили зерно, в данном случае ячмень разновидности Nectaria, в количестве 99 932 кг, которое распределили поровну по чанам, т.е. вышло около 25 тонн зерна в каждом чане. Максимальная емкость одного чана 30 т.
В чан А1 подали питьевую воду до полного погружения зерна. Температура воды, поступающей в чан ПА1, обычно составляла 19°C.
Начали опыт.
Зерно в замочном чане А1 было погруженным в воду 10 минут.
Вода, в которой находилось зерно в чане А1, затем переходила в чан А2 посредством устройства, обеспечивающего движение воды. Вода поступала в замочный чан А2 до полного погружения в него зерна, находившегося в этом чане. Переход воды продолжался приблизительно 15 минут.
Зерно в замочном чане А2 было погруженным в воду 10 минут.
Вода, в которой находилось зерно в чане А2, затем переходила в чан В1 посредством устройства, обеспечивающего движение воды. Вода поступала в замочный чан В1 до полного погружения в него зерна, находившегося в этом чане. Переход воды продолжался приблизительно 15 минут.
Зерно в замочном чане В1 было погруженным в воду 10 минут.
Вода, в которой находилось зерно в чане В1, затем переходила в чан В2 посредством устройства, обеспечивающего движение воды. Вода поступала в замочный чан В2 до полного погружения в него зерна, находившегося в этом чане. Переход воды продолжался приблизительно 15 минут.
Зерно в замочном чане В2 было погруженным в воду 10 минут.
Вода, в которой находилось зерно в чане В2, затем переходила в чан А1 посредством устройства, обеспечивающего движение воды. С момента начала опыта прошло приблизительно 1 час 40 минут. Вода поступала в замочный чан А1 до полного погружения в нее зерна, находившегося в этом чане. Переход воды продолжался приблизительно 15 минут.
Зерно в замочном чане А1 было погруженным в воду 10 минут.
Описанный процесс продолжался, и в каждом чане зерно погружалось в воду четыре раза.
Во время полной погруженности зерна в воду из каждого чана отводили воздух и тепло непрерывно в течение от 10 минут до 1 часа.
Через 6 часов 40 минут из чана В2 удаляли воду, использованную для замачивания зерна.
Начинали фазу воздушной выдержки.
Для контроля влажности и качества ячменных зерен через 10 часов после начала опыта из чанов А1 и В2 отбирали образцы зерна BS1 и BS2, по которым судили также, нет ли разницы в свойствах зерна между первым и последним замочными чанами.
Опыт 2
Были взяты четыре замочных чана A1, A2, B1, B2 и расположены, как в примере, иллюстрируемом фиг.1.
В эти чаны загрузили зерно, в данном случае ячмень разновидности Nectaria, в количестве 99 932 кг, которое распределили поровну по чанам, т.е. вышло около 25 тонн зерна в каждом чане. Максимальная емкость одного чана 30 т.
В чаны А1 и А2 подали питьевую воду до полного погружения зерна. Температура воды, поступающей в чаны А1 и А2, обычно составляла 19°C.
Начали опыт.
Зерно в замочных чанах А1 и А2 было погруженным в воду в течение 20 минут.
Вода, в которой находилось зерно, из чанов А1 и А2 затем переходила в чаны В1 и В2 посредством устройства, обеспечивающего движение воды. Вода поступала в чаны В1 и В2 до полного погружения в нее зерна, находившегося в этих чанах. Переход воды продолжался приблизительно 20 минут.
Зерно в замочных чанах В1 и В2 было погруженным в воду в течение 20 минут.
Вода, в которой находилось зерно, из чанов В1 и В2 затем переходила в чаны А1 и А2 посредством устройства, обеспечивающего движение воды.
С момента начала опыта прошло приблизительно 1 час 20 минут. Вода поступала в чаны А1 и А2 до полного погружения в нее зерна. Переход воды длился приблизительно 20 минут.
Зерно в чанах А1 и А2 было погруженным в воду в течение 20 минут.
Описанный процесс продолжался, и в каждом чане зерно погружалось в воду пять раз.
Через 6 часов 20 минут после начала опыта из чанов В1 и В2 удаляли воду, использовавшуюся для замачивания зерна.
Затем начинали фазу воздушной выдержки продолжительностью 12 часов, после которой осуществляли второй раз фазу контактирования зерна с водой в течение 6 часов. Эта вторая фаза контактирования зерна с водой была стандартной.
Во время фазы воздушной выдержки из каждого чана отводили воздух периодами по 10 минут непрерывно, чередуя периоды отвода воздуха с 20-минутными перерывами.
Для контроля влажности и качества ячменных зерен через 10 часов после начала опыта из чанов А1 и В2 отбирали образцы зерна BS3 и BS4, по которым судили также, нет ли разницы в свойствах зерна между первым и последним замочными чанами.
Контроль
С тем же ячменем были получены стандартные партии зерна при следующем режиме замачивания: 8,5 часов контактирования с водой - 12 часов воздушной выдержки - 6 часов контактирования с водой; температура воды была такой же, как в описанных выше опытах.
Солод, полученный в двух описанных выше опытах, анализировали на влажность; определяли также потребление воды в ходе опыта и выход солода (см. таблицу 1) в сравнении с солодом, полученным из стандартных партий той же разновидности ячменя.
Результаты
Влажность зерна через 10 часов после начала опыта
Влажность зерна определяли путем инфракрасной сушки, как правило, при температуре 105°C, до прекращения изменения массы зерен.
BS1 32,2 % (1-й опыт)
BS2 31,8 % (1-й опыт)
BS3 34,2 % (2-й опыт)
BS4 33,2 % (2-й опыт)
Эти различия во влажности зерен незначительны. Таким образом, предлагаемая система, в которой четыре замочных чана расположены последовательно по одному или попарно, позволяет осуществлять равномерное (без разницы между чанами) замачивание зерна.
Влажность получаемого солода
Влажность солода определяли согласно Европейской пивоваренной конвенции (ЕВС; раздел «Солод» 4.2) отбирая образцы из всей партии.
Первый опыт - 4,38 %
Второй опыт - 4,44 %
Контроль - 4,77 % и 4,67 %
Потребление воды
Объем воды рассчитывали по показаниям проточного водосчетчика.
В используемой солодовенной установке зерно из емкости для замачивания переносится в емкость для проращивания во влажном состоянии, так что потребление воды больше, чем на собственно замачивание.
3
3
Первый опыт - 252 м, т.е. 2,52 м на 1 тонну зерна
3
3
Второй опыт 270 м, т.е. 2,70 м/т
3
3
3
3
Контроль 335 м и 384 м, т.е. 3,35 м/т и 3,8 м/т в зависимости от расположения емкости для проращивания зерна относительно места замачивания (перенос влажного зерна).
Выход солода
Выход = масса полученного солода (кг) / масса замоченного ячменя (кг)
Первый опыт - 85,8 %
Второй опыт - 84,8 %
Контроль - 85,8 % и 86,1 %
Качество солода
Были проведены стандартные анализы согласно Европейской пивоваренной конвенции (ЕВС; раздел «Солод» 4.2) с образцами солода, полученного в первом и втором опытах, в сравнении с контрольными образцами. Результаты представлены в таблице 1. Эти данные демонстрируют отсутствие существенной разницы между взятыми образцами.
Также солод проверяли на гашинг внутренним методом: 100 г солода экстрагировали в 350 мл дистиллированной воды в течение 1 мин с помощью блендера на высокой скорости; центрифугировали при 5000 g в течение 10 мин, супернатант кипятили до тех пор, пока его объем не достигал 200 мл; охлаждали при комнатной температуре; фильтровали через бумажный фильтр; 50 мл фильтрата добавляли к содержимому бутылки пива Heineken объемом 330 мл, из которого предварительно отливали 50 мл. Бутылку затем герметически закрывали и пастеризовали при температуре 60°C. После охлаждения бутылку взвешивали и затем встряхивали с частотой 60 раз в минуту в горизонтальном положении в течение 3 суток при температуре 20°C. Оставляли бутылку на 10 мин неподвижной, затем встряхивали вручную в вертикальном положении 3 раза по 10 секунд, оставляли неподвижной на 30 секунд, после чего открывали; если при этом пиво фонтанировало и часть его из бутылки выливалась, то по окончании гашинга ее взвешивали. Солод считался не дающим гашинг-эффект, если потеря массы была меньше 50 г. Такую проверку на гашинг делали с тремя бутылками, повторяя дважды.
Результаты испытания солода на гашинг-эффект представлены в таблице 2; они отрицательные.
Сбраживание и получение пива
Пиво приготовляли в минипивоварне объемом 40 л согласно установлениям Международной организации по стандартизации (ISO/MPFE/002). Из каждого варианта солода, полученного в описанных выше опытах, и из контрольного готовили сусло с содержанием сахара 12,5 г на 100 г (12,5°Plato). Эти варианты солода сбраживали в три этапа: 20 мин при температуре 50°C, 15 мин при 64°C и 20 мин при 74°C. Сусло охлаждали и добавляли в него сухие дрожжи S23 (Saflager) в количестве 1,5 г/л. Брожение происходило в течение 9 суток при температуре 12°C. Пиво выдерживали 5 суток при температуре -1°C, после чего пропускали через фильтр и укупоривали в бутылки; затем анализировали.
Проверка качества пива.
Качество пива оценивалось группой экспертов по шкале от 1 (непригодно к употреблению) до 9 (превосходно). Оценки более 5 считались приемлемыми.
Результаты этой проверки представлены в таблице 2. Пиво, полученное с применением данного изобретения, получило приемлемые оценки, причем между продуктами, полученными в описанных выше опытах, и контрольным пивом существенной разницы не было.
Таким образом, установка по данному изобретению позволяет сократить расход воды при замачивании зерна, не влияя на его качество.
Таблица 1. Качество солода
Влажность (%)
Экстрактивность(%)
Разность экстрактов (%)
Пауза для осахаривания(мин)
ЦветEBC
Общийбелок(%)
Растворимый белок (%)
Число Хартонга (%)
Первый опыт
4,4
80,7
1,7
10--15
4,3
10,4
4,3
34,9
Второй опыт
4,3
80,2
1,5
10--15
4
10,8
4,2
33,4
Тот же ячмень, что и в опытах - предыдущие партии
4,8
80,7
1,7
10--15
4
10,6
4,3
33,5
4,7
80,4
1,1
10--15
3,9
10,7
4,4
36,5
Продолжение таблицы 1
Стандартные анализы
Вязкость (мин<sup>-1</sup>)
pH
Рыхлость(%)
Полнос-тью не измененноезерно (%)
Частично не измененное зерно (%)
DONмкг/кг (млрд<sup>−1</sup>)
NIVмкг/кг (млрд<sup>−1</sup>)
OTAмкг/кг (млрд<sup>−1</sup>)
T2-HT2мкг/кг (млрд<sup>−1</sup>)
pDMS(мг/кг)
Первый опыт
1,61
6,15
85
1,6
3,2
ND
ND
ND
ND
3,6
Второй опыт
1,61
6,18
83,6
1
3
ND
ND
ND
ND
3,7
Тот же ячмень, что и в опытах - предыдущие партии
1,58
6,17
84,8
0,5
2,2
ND
ND
ND
ND
2,8
1,59
6,19
86,6
1
2,7
Продолжение таблицы 1
Другие параметры
Полученный солод
Сусло
Повреж-денныезерна (%)
Примеси(%)
Свободный аминныйазот
Масса(кг)
Выход(R2) %
Фильтрация сусла(мин)
Выход пива(%)
Первый опыт
0,9
1,3
154
85774
0,858
88
66,8
Второй опыт
1,3
1,9
151
84729
0,848
92
66,1
Тот же ячмень, что и в опытах - предыдущие партии
1,7
1,7
154
85777
0,858
100
62,9
1,8
1,5
154
86045
0,861
Таблица 2. Качество пива
Содержание экстрактивных веществ (°Plato)
Спирт(%)
Цвет(EBC)
Стабильностьпены(с)
Диацетил (мг/л)
Вкус (условная шкала)
Гашинг-эффект (г)
Первый опыт
4,64
4,64
7,5
243
0,37
6,11
0 - 0
Второй опыт
5,02
4,61
6,6
248
0,42
5,78
0 - 6,4
Тот же ячмень, что и в опытах - предыдущие партии
4,76
4,61
7,8
247
0,35
5,89
ND - не определено; DON - дезоксиниваленол (вомитоксин); NIV - ниваленол; OTA - охратоксин А; T2-HT2 - микотоксины T2 и HT2; pDMS - полидиметилсилоксан.