Фильтрация затора при затирании солода

12.04.2017
Общий процесс фильтрации затора протекает в два этапа: сцеживание первого сусла и выщелачивание водой дробины.
Первый этап представляет собой отделение жидкой фазы (сусла) от твердой (дробины). Фильтрующим слоем является твердая фаза, определенным образом располагающаяся над ситчатой перегородкой, которая служит опорой фильтрующему слою.
Температура затора при фильтрации не должка быть слишком высокой и должна обеспечить ферментативное превращение тех частиц солода, которые содержатся в нижнем фильтрующем слое, где наряду с шелухой находятся и кусочки крахмала из трудноразрыхляемых кончиков солодового зерна, Оки являются участками, возле которых в первый период фильтрации образуются очаги нефильтрующего материала. Сначала эти кусочки крахмала набухают, а затем клейстеризуются. Конечно, в таком состоянии они не могут способствовать процессу фильтрации, и ферментативный распад их необходим; извлечение их без осахаривания невозможно, Но если бы это и произошло, они должны быть доосахарены в сусле, для чего также важно сохранение активности ферментов.
Значительное влияние pH на скорость фильтрации обусловлено тем, что набухание веществ дробины, являющихся коллоидными системами, происходит по-разному при разных величинах pH. По Кольбаху, наиболее благоприятным для фильтрации первого сусла является pH 5,5; повышение pH сопровождается замедлением фильтрации.
В дробине после сцеживания первого сусла содержится около 80% воды, имеющей значительное количество растворенных веществ; вымывание их и соединение с экстрактом первого сусла (в Суслов арочном котле) называется выщелачиванием.
При выщелачивании происходит еще ряд химических превращений главным образом неферментативного порядка.
Большое влияние на выщелачивание дробины оказывает химический состав применяемой воды, которая обусловливает реакции, происходящие между ее солями и веществами дробины. Условия протекающих реакций отличаются от тех, которые наблюдались при затирании; там соли воды соприкасались с буферными веществами солода, что в конечном результате приводило к установлению в заторе более или менее постоянной концентрации водородных ионов. Здесь же буферность дробины, обусловленная в начале выщелачивания наличием больших количеств растворенных веществ, постепенно понижается и не может противодействовать вредному влиянию щелочных карбонатных солей воды, pH промывных вод постепенно повышается, что влечет за собой растворение некоторых веществ дробины, которые не были извлечены, так как реакция среды на предыдущих этапах технологического процесса была более кислой.
Например, по Шильду, для выщелачивания дробины применяют воду карбонатной жесткостью 6° (2,15 мг-экв/л). В первом сусле с pH 5,8 содержание экстрактивных веществ составляет 16,6%. После первого промывания pH увеличивается до 6,12, а содержание экстракта в промывной воде снижается до 4%; в последней промывной dоде pH повышается до 6,49, а содержание экстрактивных веществ снижается до 0,74 %.
Такое снижение концентрации водородных ионов вызывает интенсивное растворение азотистых, а также полифенольных веществ оболочки солода и несоложеных злаков, причем усиливается извлечение красящих веществ, а также кремневой кислоты.
Наличие в воде карбоната натрия в особенности сильно повышает извлечение указанных веществ: это согласуется с результатами обработки оболочки ячменя при замачивании. Частички шелухи в присутствии нона натрия сильно набухают, делаются пористыми и легко отдают в раствор свои составные вещества. В этом случае промывные воды плохо осветляются и придают цвету сусла красный и коричневый оттенок. Ионы натрия значительно сильнее действуют, чем ионы кальция и магния.
Нейтральной, в особенности кислой, водой извлекается значительно меньше белковых веществ и кремневой кислоты, причем окраска промывных вод приобретает совершенно другой оттенок, чем. при применении щелочной воды, и готовое сусло имеет нормальный цвет.
Подкисление щелочных промывных вод или кондиционирования их каким-нибудь другим способом способствует улучшению вкусовых свойств пива, устраняя грубый вкус и делая его более чистым и приятным.
Щелочные бикарбонаты, содержащиеся в большом количестве в воде, оказывают пептизирующее действие на коллоиды, вызывая их набухание. Это ведет к закупориванию каналов фильтрующего слоя дробины и препятствует нормальной фильтрации. По наблюдениям Г.И. Фергмана и Б.Г. Тихомирова, процесс выщелачивания дробины при применении бикарбонатной воды по сравнению с кондиционированной удлинялся от 1,7 до 3 ч, причем pH сусла после полного набора повышался с 5,86 до 6,12.
Кольбах оценивает пригодность воды для выщелачивания дробимы путем сравнения pH первого сусла и промывной воды с концентрацией экстракта 2%. Чем больше разница между этими двумя значениями pH, тем хуже вода. Так, например, вода, для которой эта разница pH составляет 0,25, более пригодна, нем при разнице, равной pH 0,65.
Гипсованная вода значительно понижает цветность промывных вод и сусла. Ион уплотняет шелуху дробины, и экстрагирование из нее нежелательных веществ значительно затрудняется.
К этому следует добавить, что концентрация экстрагируемых веществ в промывной воде изменяется. Первое сусло представляет собой насыщенный раствор экстракта и между дробиной и суслом устанавливается определенное соотношение, при котором явления диффузии и осмоса почти не наблюдаются, а поэтому извлечение полифеноловых веществ из шелухи, достигнув определенного предела, прекращается и возобновляется при выщелачивании, когда установившееся равновесие нарушается.
В этом случае по тем же причинам, несмотря на более низкую температуру при выщелачивании (75—80°С), химическое и физическое растворение веществ дробины оказывается более интенсивным, чем при кипячении отварок.
Интерес представляет поведение отдельных фракций полифенольных соединений при выщелачивании (рис. 26). Дубильные вещества при обычных методах работы почти полностью извлекаются, и только очень небольшая часть их растворяется в конце выщелачивания; горькие вещества оболочки сначала сильно выщелачиваются, но уже в середине периода промывания дробины процесс замедляется и этих веществ остается в ней еще много, а дальнейшее выщелачивание приводит к значительному ухудшению вкуса пива.

Экстрактивные вещества, растворенные в воде, удерживаются веществами дробины путем набухания последней или путем адсорбции на поверхности частичек дробины. Якоб подсчитал, что 1 кг зерен солода, поверхность которых составляет приблизительно 1,5 м2, при измельчении в крупу с диаметром частичек 1 мм увеличивает свою поверхность в 5 раз, при диаметре частичек 0,5 мм — в десять раз, а при диаметре частичек 0,1 мм — в 50 раз. В этом последнем случае общая поверхность составляет 72 м2.
Способность частичек шелухи пропитываться жидкостью равна приблизительно половине той же способности теста: 100 г сухой шелухи могут впитать 200—300 мл воды, а 100 г сухого теста 400—500 мл.
На эффект выщелачивания дробины, таким образом, оказывают влияние набухание, диффузия и осмос, причем имеется значительная разница в скорости этих процессов, если объектами обработки являются шелуха или тесто. Это подтверждается опытами того же исследователя.
При смешивании 100 г влажной шелухи дробины, занимающей объем 150 см3, с 200 мл воды в растворе через 10 мин устанавливалось постоянство концентрации экстракта. При таком же опыте со 100 г влажного теста, имеющего меньший объем (90 см3), но впитавшего значительно большее количество экстракта, постоянство концентрации экстракта в растворе достигалось значительно раньше (примерно в срок в два раза короче).
Отмыть экстрактивные вещества из теста значительно труднее, чем на шелухи.
Состав экстракта первого сусла и промывных вод вследствие указанных выше условий выщелачивания, конечно, не может быть одинаковым и особенно резко изменяется с момента снижения концентрации экстракта в промывных водах до 4% и ниже.
Например, Шильд показал, что содержание золы в экстракте первого сусла, имеющего концентрацию 16,6%, равнялось 1,3%, в промывной воде с содержанием экстракта 4% — 1,75%, а в последней промывной воде — 4,28%. Содержание фосфорной кислоты (Р2О5) увеличивается в 1,5 раза по сравнению с количеством экстракта в первом сусле, а содержание общего азота повышается от 804 мг до 1390 мг в пересчете на 100 г экстракта. Увеличивается и цветность сусла. Цвет первого сусла, разбавленного до концентрации 8%, —0,22 мл ОД и. раствора йода, цвет промывной воды с концентрацией 4% —0,4 мл 0,1 н, раствора йода, т. е. при доведении концентрации раствора до 8% цветность выразилась бы величиной 0,8. Цветность последней промывной воды при пересчете на 8%-ное сусло равнялась 3,5—4,0 мл 0,1 н. раствора йода.
В литературе имеются данные о сравнительном составе экстракта первого сусла (14,07%) и промывной воды (2,10%), которые приведены в табл. 70.

Особенно вредным для качества пива является растворение веществ шелухи, неприятных во вкусовом отношении, портящих вкус пива, и красящих веществ. Увеличение белковых высокомолекулярных соединений едва ли может быть отрицательным фактором, так как именно эти фракции белка легко коагулируют во время кипячения сусла.
Органолептически же улавливаемые вещества промывных вод отрицательно влияют на вкус пива; это подтверждается тем фактом, что пиво, приготовленное с небольшим количеством промывных вод, всегда обладает более приятным, мягким вкусом, чем пиво, полученное с использованием большого количества промывных вод.