Лабораторная работа
Исследование процесса замачивания ячменя
Цель работы:
Исследовать зависимость скорости замачивания от температуры воды. По два образца ячменя массой 100 г замочить в воде температурой 10 0С, 20 0С, 30 0С, процесс замачивания проводить при этой же температуре. В одном из образцов каждые 30 минут определять степень замачивания по массе 1000 зерен, а в другом по увеличению массы навески зерна. Построить кривые кинетики водопоглащения и скорости водопоглащения для каждого метода определения скорости замачивания. Сделать выводы. Оценить изменение физических показателей ячменя при замачивании.
Техника выполнения работы
При хранении влажность ячменя обычно бывает 13 – 15 % и не должна превышать 17 %. Это так называемая конституционная влага, при которой биохимические процессы в зерне сведены до минимума.
Для пробуждения зерна к жизнедеятельности одним из главных условий является сообщение ему вегетационной влаги, которая обеспечит переход в растворенное состояние питательных веществ и перемещение их к зародышу.
Замачивание – это подготовка ячменя к последующему проращиванию с целью активизации процессов жизнедеятельности и связанных с ними физиологических, физических, ферментативных изменений.
В отечественной промышленности применяют следующие способы замачивания: воздушно-водяное; в непрерывном потоке воды и воздуха; воздушно-оросительное; с продолжительными воздушными паузами; перезамачивание; оросительное.
Зерно замачивают таким образом, чтобы влага в достаточном количестве поступала в его составные части – эндосперм и зародыш. Для этого необходимо в первую очередь правильно выбрать режим замачивания, предусмотреть предварительную мойку водой и дезинфекцию ячменя, поскольку зерно после очистки и сортирования содержит пыль, легковесные примеси и микроорганизмы.
При замачивании объем зерна увеличивается на 35 – 40 %. Изменяются его физические свойства: твердое и хрупкое зерно после замачивания становится мягким и эластичным вследствие набухания веществ коллоидной дисперсности, из оболочек зерна экстрагируются соли, дубильные и другие вещества и оболочки становятся более проницаемыми. При замачивании в воду переходят сахара, пентозаны, азотистые и минеральные вещества, всего теряется около 1 % сухих веществ зерна.
С увеличением содержания воды сильно возрастает энергия дыхания зерна. Скорость поглощения воды ячменем зависит от его сорта, состава и климатических условий выращивания зерна. Продолжительность замачивания, выращенного в жарком климате меньше, чем выращенного в умеренном теплом и влажном. Мучнистые зерна поглощают влагу быстрее, чем стекловидные. Исходное содержание влаги в зерне не влияет на продолжительность замачивания. Зерна меньшего размера достигают необходимой степени быстрее, чем зерна больших размеров. Поэтому для получения равномерно замоченного ячменя необходимо использовать однородное по составу и размеру зерно.
На скорость замачивания влияет солевой состав замоченной воды. В мягкой воде ячмень замачивается быстрее, чем в жесткой, поэтому для замачивания зерна желательно использовать воду жесткостью до 3,5 ммоль/л.
На скорость замачивания сильно влияет температура воды: чем она выше, тем быстрее проникает вода в зерно, что объясняется увеличением броуновского движения молекул и снижением вязкости воды.
Ячмень обычно замачивают при температуре воды 10 – 14 0С, поскольку при температуре воды ниже 10 0С тормозится развитие зерна, а при температуре выше 15 0С усиливается жизнедеятельность микроорганизмов, находящихся на зернах, и снижается растворимость кислорода, необходимого для зародыша.
Для приготовления светлого солода стремятся получить конечную влажность ячменя, называемую степенью замачивания, 42 – 48 %, а темного солода – 45 – 47 %.
В процессе замачивания в зерне происходит глубокая перестройка всего ферментативного комплекса, активирование ферментов, особенно амилолитических и протеолитических. Изменяется также состояние белковых веществ, в зерне уменьшается содержание нерастворимых соединений, а растворимых – увеличивается. Замачивание зерна можно считать первой стадией его проращивания.
Конечную влажность ячменя или степень замачивания определяют практическим и лабораторным методами.
Практическим путем окончание замачивания определяют по следующим признакам:
- при сдавливании кончиков зерна между пальцами оно не должно колоть, должно сжиматься, оболочка при этом слегка отходит от мучнистого тела;
- зерно перегибается, не разламываясь через ноготь, причем оболочка должна легко отделятся;
- при разрезании тупым ножом зерно должно раздаваться в ширину, если полного замачивания не достигли, зерно расщепляется на две части;
- разрезанное зерно должно оставлять на дереве меловую черту;
- зерно должно гладко разделяться в направлении бороздки, поверхность раздела должна быть равномерно смочена вплоть до маленького островка посередине;
- при сжимании зерна пальцами по длинной оси должно слышаться характерное потрескивание;
- зерно должно поддаваться расщеплению его вкось ногтем.
Если зерно замочено нормально, в поперечном срезе посредине его должно быть белое пятно, если недомочено – весь срез будет белым, если перемочено – весь срез темный.
Лабораторным методом степень замачивания определяют с помощью сетчатого стакана или по массе 1000 зерен.
Задание 3.1 Определение степени замачивания по массе 1000 зерен
Применяют при использовании правильно отсортированного ячменя. Определяют массу 1000 зерен ячменя, идущего на замачивание, а затем в конце замачивания. Зная влажность исходного ячменя, раcсчитывают степень замачивания (в %) по следующей формуле:
(3.1)
где a – масса 1000 зерен ячменя до замачивания, г;
b – масса 1000 зерен ячменя после замачивания, г;
W – влажность ячменя до замачивания, %.
Задание 3.2 Определение степени замачивания ячменя с помощью сетчатого стакана
Наиболее применяемый метод в производственных условиях. В предварительно высушенный и взвешенный стакан насыпают 100 г ячменя, плотно закрывают крышкой и на проволоке опускают в массу замачиваемого зерна. По окончании замачивания закрытый стаканчик несколько раз сильно встряхивают, чтобы удалить основное количество воды с поверхности зерна и из стаканчика, обтирают его снаружи полотенцем и взвешивают.
Степень замачивания (в %) при навеске 100 г ячменя рассчитывают по формуле:
(3.2)
где a – масса 1000 зерен ячменя до замачивания, г;
W – влажность ячменя до замачивания, %.
Кинетика водопоглощения ячменя описывается кривыми зависимости степени замачивания. Скорость водопоглощения оценивается по данным кривым. При этом скорость водопоглощения в определенный момент времени определяется как тангенс угла наклона касательной, проведенной через точку кривой зависимости степени замачивания от времени.
Выполнение работы
Определение влажности.
1-я повторность: масса навески mн равна 5,0 г; масса бюкса mб равна 13,89 г; общая масса m равна 18,89 г; масса после высушивания m1 равна 18,51 г, m2 равна 18,48 г.
2-я повторность: масса навески mн 5,0 г; масса бюкса mб равна 14,64 г; общая масса m равна 19,64 г; масса после высушивания m1 равна 19,20 г, m2 равна 19,17 г.
Средняя влажность равна 9,45 %.
Опыт 3.1
При 10 ºС, через каждые 20 минут:
Масса навески mн равна 29,10 г; масса стакана mс равна 100,42 г; общая масса m равна 129,52 г; массы после замачивания; m1 = 136,95 г, m2 = 139,93 г, m3 = 140,74 г, m4 = 141,94 г.
Степень замачивания равна:
При 20 ºС, через каждые 20 минут:
Масса навески mн равна 29,98 г; масса стакана mс равна 111,48 г; общая масса m равна 141,46 г; массы после замачивания: m1 = 149,39 г, m2 = 150,88 г, m3 = 154,27 г, m4 = 154,89 г.
Степень замачивания равна:
Опыт 3.2
При 30 ºС, через каждые 20 минут с помощью сетчатого стакана :
Масса навески mн равна 100,04 г; масса стакана mс равна 30,98 г; общая масса m равна 131,02 г; массы после замачивания: m1 = 163 г, m2 = 176,84 г, m3 = 178,06 г, m4 = 181,42 г, m5=189,04 г, m6 = 192,28 г.
Степень замачивания равна:
Вывод: Исследовали зависимость скорости замачивания от температуры воды. Конечная степень замачивания при температуре 10 0С равна 154,6 %, при температуре 20 0С равна 146 %, при температуре 30 0С равна 65,3 %. Увидели, что при температуре 30 0С зерно замачивается быстрее. Построили кривые кинетики водопоглащения.