Sladování doma

Zde jsou některé citace z knihy „Alcohol Technology“ vydané doktorem technických věd profesorem V.L. Yarovenko. To je jen malá část sladovnického materiálu. Tato kniha také popisuje moderní technologie, zejména jsou probrány základy membránové technologie. Jsou uvedeny biochemické a technologické charakteristiky surovin. Jsou popsány způsoby skladování, mletí, rozpouštění a přípravy surovin pro fermentaci. Je zde řešena problematika získávání enzymatických přípravků a sladu, pěstování kvasinek, bakterií, plísní, kvašení, oddělování alkoholu od rmutu a jeho rektifikaci. Jsou uvedeny způsoby využití vedlejších produktů a čištění odpadních vod.
Pro specialisty ve fermentačním průmyslu a vysokoškoláky studující obor „Technologie potravin“ a obor „Technologie fermentační výroby“.

Namáčení obilí

Hlavním účelem máčení je zvlhčení zrna; doplňkové – smýt zbytky prachu, odstranit lehké zrnité a nezrnité nečistoty a potlačit mikroorganismy. Máčení se provádí vzduchem a vodou, střídavě sycení zrna vodou a provzdušňování.
Při máčení dochází k fyzikálně-chemickým a biochemickým procesům, které vedou k hlubokým změnám zrna.
Zrno normálně klíčí při vlhkosti 40 %. Při nižší vlhkosti klíčky rychle vadnou, hromadí se málo enzymů a endosperm se špatně a nerovnoměrně rozpouští. Převlhčené zrno nezačne dlouho klíčit a pak rychle začne růst s velkým uvolňováním tepla. Namáčení obvykle končí, když vlhkost dosáhne 46 %. Při máčení zrno nabobtná, zvětší svůj objem např. o 38 % (ječmen). Z tvrdé a křehké se stává měkkou a elastickou.

Biochemické procesy při máčení obilí

V důsledku zvýšení obsahu vlhkosti zrna při máčení se prudce zvyšuje vitální aktivita a především dýchání zrna, doprovázené potřebou kyslíku. Zásoba kyslíku ve vodě přitom velmi rychle klesá, např. při máčení ječmene 60 minut zmizí, takže zásobování zrna kyslíkem je obtížné. Při kyslíkovém hladovění vzniká etylalkohol, který má škodlivý vliv na životaschopnost embrya. Za takových podmínek se částečně naruší tkáňová struktura a zrno se snadno podmáčí. Při následném klíčení je nutná dlouhodobá restrukturalizace typu dýchání, spalování alkoholu a dalších metabolitů, na jejichž tvorbu byly sacharidy vynaloženy. Z toho vyplývá, že od samého počátku máčení musí být vytvořeny podmínky pro normální dýchání zrna.
Při namáčení zrna současně se zvýšeným dýcháním dochází k hluboké restrukturalizaci celého enzymového komplexu.

Klíčení obilí

Účelem sladování je akumulace enzymů, rozpouštění mezibuněčných destiček a buněčných stěn endospermu, které je nezbytné pro zásobování vyvíjejícího se embrya živinami a přenos enzymů do mladiny. Zrno klíčí za takových podmínek, že spotřeba škrobu
na dýchání a tvorba nových vegetativních orgánů byla minimální, s co nejmenší kontaminací mikroorganismy, zejména kyselinotvornými.

Morfologické a cytolytické změny v zrnu

Během klíčení probíhají v zrnu procesy rozkladu a syntézy. V endospermu se hydrolyzují rezervní látky – škrob, bílkoviny, dále pektinové látky, hemicelulózy, celulóza; výsledné rozpustné produkty vstupují do embrya přes scutellum. V důsledku procesů syntézy vyrůstá z embrya stonek a kořeny.
Když ječné zrno klíčí 10 dní, dochází k morfologickým změnám. Kořeny vycházejí a v závislosti na délce klíčení mají větší nebo menší délku. Stonek je skryt pod plevovou skořápkou a je viditelný až na konci sladování. U jednotlivých zrn se stopka objevuje dříve a tvoří bílou „ostruhu“, při výrobě nazývanou „husar“. U ovsa se lodyha rozšiřuje směrem ven, kořeny jsou tenčí, ale delší než u ječmene. U prosa je stopka pod plevovou skořápkou sotva patrná, je zde pouze jeden kořen, 2krát delší než průměr zrna. Žito a pšenice neobsahují květinové filmy a jejich stonek se okamžitě vylomí na okraji štítku.
Spolu s morfologickými změnami dochází k cytolytickým změnám – poruchám v buněčné struktuře (rozpouštění) endospermu. Rozpouštěcí zóna sleduje téměř přesně délku stonku, což ukazuje na připravenost sladu.
Cytolytické enzymy se aktivují také během klíčení zrna a jejich aktivita se zvyšuje až do určité doby, u ječmene – až 5 dne. Největší aktivita cytázy odpovídá přechodu pevného stavu moučnatého těla do stavu sypkého, kdy lze endosperm snadno rozetřít mezi prsty.

Biochemické změny v obilí

Při sladování největší katalytickou aktivitu vykazují kyselé proteinázy, jejichž aktivátory jsou sulfhydrylové sloučeniny obsahující -H skupinu, cystin a redukovaný glutathion. První den klíčení zrna se množství glutathionu výrazně zvyšuje, v embryu silněji než v endospermu. Další den dochází k hromadění glutathionu v embryu pomaleji, ale po celou dobu je ho v embryu více než v endospermu.
Aktivita kyselé proteinázy se během sladování zvyšuje přibližně 40krát. Aktivita peptidázy se také projevuje silně, ale později než aktivita proteinázy.
Na konci klíčení se v zrnu hromadí poměrně aktivní lipáza a fosfatáza (fytáza, nukleotidáza). Čím nižší je teplota sladování, tím vyšší je aktivita fosfatázy.
V důsledku klíčení se aktivita obou skupin enzymů zvyšuje, ale poměr jejich aktivit se prudce mění v opačném směru a tím silněji, čím je teplota nižší. Proto se během procesu sladování hromadí značné množství hydrolytických enzymů s relativně malým odpadem škrobu při dýchání.

Změny chemického složení zrna

Navzdory skutečnosti, že sladování probíhá při relativně nízkých teplotách, velmi odlišných od těch optimálních pro působení enzymů, dochází při klíčení zrna k významným změnám jeho chemického složení.
Největšími přeměnami prochází škrob, hlavní rezervní sacharid obilí. Z jeho celkového množství se hydrolyzuje přibližně 20 %, z toho 8 % připadá na dýchání, 9 % na stavbu stonků a kořenů a 3 % zůstává ve formě cukru, který sladu dodává sladkou chuť. Volné cukry se skládají převážně ze sacharózy, invertního cukru a maltózy. Při teplotě klíčení 4 °C vzniká převážně sacharóza a její produkty hydrolýzy, při teplotě 8 °C – maltóza. Významnými změnami procházejí i bílkovinné látky. Při stávajících způsobech výroby alkoholu se dusíkatá výživa pro kvasinky akumuluje v hlavním sladovnickém procesu. Určité množství rozpustného dusíku vzniká i při zcukernatění uvařené hmoty, je však poměrně malé. Celkový obsah dusíku po celou dobu sladování zůstává téměř stejný, obsah aminového dusíku se prudce zvyšuje 10.-15. den a poté se tempo růstu zpomaluje. Bílkoviny původního ječmene jsou hydrolyzovány přibližně z 16 %, z toho asi 20 % je koncentrováno v klíčcích ve formě kvalitativně odlišných bílkovin. Při sladování se uvolňuje inositol a zvyšuje se obsah dalších vitamínů – thiaminu a riboflavinu, které jsou důležité pro životní činnost a kvasnou energii kvasinek. Vznikají estery a další sloučeniny, které dodávají sladu specifickou vůni: čerstvé okurky – ječmen, akátové lusky, med nebo jablko – proso atd.

Ztráty zkvasitelných sacharidů při sladování a způsoby jejich snížení

Ztráty fermentovatelných sacharidů se skládají z nákladů na dýchání a syntézu nových vegetativních orgánů. Z produkčního hlediska je dýchání zrna při jeho klíčení dvojí zajímavé. Na jedné straně spotřebovává cukr (škrob), na druhé se uvolňuje oxid uhličitý a teplo, které je nutné pro vytvoření normálních podmínek odvádět.
Podle technologického návodu na výrobu lihu by ztráty cukru a škrobu neměly přesáhnout 16 % jejich obsahu v původním zrnu. Pro snížení ztrát škrobu bylo navrženo mnoho metod, které spočívají v částečné reverzibilní inhibici dýchání. Jedním z nich, nejstarším, je hromadění oxidu uhličitého na konci klíčení. Jeho použití je možné v hermeticky uzavřených bubnových sladovnách, které nejsou v lihovém průmyslu rozšířeny. A. M. Malkov navrhl při máčení obilí do vody přidávat ortofosfát, který hluboko do ní difunduje a blokuje volné valence železa umístěné v systému cytochromů, odpovědné za dýchání obilných klíčků. Stejného výsledku bylo dosaženo s přidáním fluoridu sodného. V. E. Deeva použil oxid siřičitý, I. S. Ezhov použil extrakt z plev a otrub a opakované použití vody.
V pivovarnictví se začal používat způsob přemáčení ječmene, který spočívá v tom, že se zrno nejprve namočí jako obvykle na vlhkost 35 %, poté se nechá 40 dny naklíčit a znovu namočí do vlhkosti. obsah 3 %. Poté se zrno ponechá 50 dne bez vody za silného provzdušňování studeným vzduchem. Při opakovaném namáčení klíčky odumírají, tlumí se dýchání, což má příznivý vliv na hydrolytické procesy.

Box pneumatické sladování

Sladovny jsou vybaveny tavicími boxy, klimatizační komorou, ventilátory a mechanismy pro otáčení a dopravu sladu.
Krabice na rostliny jsou dlouhé a obdélníkového tvaru. Dno krabice směrem ke středu má sklon pro odvod vody; Ve výšce 0,6. 0,7 m ode dna jsou na úhlovém ocelovém rámu instalována vyjímatelná síta, na které je umístěno máčené zrno a do podsítového prostoru je přiváděn upravený vzduch. Síta jsou vyrobena z pozinkovaného ocelového plechu nebo bimetalu (měděný film na oceli) o tloušťce 3 mm. Otvory v sítkách jsou podlouhlé o velikosti 2 x 20 mm, otevřený průřez sít je 10 %.
Klíčení lze provádět od začátku do konce v jednom boxu nebo s každodenním přenášením klíčícího zrna z jednoho boxu do druhého. Ve druhém případě jsou pro usnadnění ručního přenosu vnitřní stěny krabice odnímatelné (dřevěné).
Vzduch je vháněn do prostoru podsíta ventilátorem a vytváří tlak 1000 Pa. Vzduchu v komoře klimatizace jsou dány určité parametry. Vzduch, který v komoře prochází vodní clonou vytvořenou pomocí trysek, je očištěn od prachu, mikroorganismů a nasycen vlhkostí a v teplém období je ochlazen. V zimě se vzduch ohřívá v ohřívačích nebo recirkuluje. Množství přiváděného vzduchu je řízeno ventily (lopatkami). Při klíčení zrna pro slad se používají následující obecné techniky. Na konci máčení je zrno spolu s vodou vyloženo do pěstebního boxu. Po oddělení vody a zahřátí haldy na 1200 “C se zrno rozloží na síto v rovnoměrné vrstvě. Hlavními podmínkami pro normální klíčení jsou určité teploty, vlhkost zrna, dostatečné provzdušnění a odstranění oxidu uhličitého. Toho se dosahuje především vháněním upraveného vzduchu a zaléváním zrna vodou. Aby se zabránilo vysychání zrna, relativní vlhkost vzduchu by měla být alespoň 23 %. Vzduch se proplachuje 24krát denně, k čemuž se otevřou ventily na vzduchovém potrubí. Ke snížení teploty na nastavenou teplotu obvykle postačí foukání po dobu 95 až 2 minut. Vzhledem k tomu, že spodní vrstvy sladu chladnou rychleji než horní, je teplota řízena v horní třetině vrstvy. Pro rovnoměrné chlazení je velmi důležité, aby zrno leželo na sítu v rovnoměrné vrstvě, jinak vzduch půjde cestou nejmenšího odporu.
Při klíčení se kořeny sousedních zrn proplétají a tvoří souvislou plstnatou hmotu, kterou nelze transportovat. Aby k tomu nedocházelo, klíčící zrno se 2x denně ručně „odhazuje“ dřevěnými lopatami a zrno se chladí a provzdušňuje. 3 minut před každým lopatou nebo otáčením se obilí zalévá. Vlhčení se zastaví 30 hodin před koncem sladování.
V krabici vyprázdněné od hotového sladu důkladně omyjte horní část stěn a síta, nasměrujte na ně silný proud vody, z otvorů vyklepněte přilepená zrna a úlomky kořenů. S odstraněnými síty omyjte spodní část stěn a dno krabice a ošetřete je bělidlem.

Klíčení ječmene a ovsa.

První 2 dny se teplota udržuje na 19 °C, poté se denně sníží o 20 °C a do konce klíčení se přivede na 1 °C. Vlhkost hotového sladu by měla být 2 %. Klíčení je obvykle zastaveno 13. den.

Klíčení žita a pšenice.

Teplotní režim pro klíčení je stejný jako u ječmene a ovsa. Zrno žita a pšenice má na vnější straně stéblo, proto se opatrně lopatou, aby se neulomilo. Zrno s ulomenou stopkou klíčí pomalu a rychle plesniví.
Zrno těchto plodin leží v hustší vrstvě, aby se zvýšila pórovitost, smíchá se s dva až tři dny starým ječným nebo ovesným sladem a klíčí dohromady až 10 dní, t.j. žitný a pšeničný slad se připravuje sedm až osm dní; . Vlhkost hotového sladu je 40 %.

20. srpna 07. 26. února 25. 59.2 tis