Устройство замочного отделения

Для проведения мойки и замачивания зерна используются специальные аппараты самых разных конструкций. Как моечные, так и замочные аппараты изготавливают из листовой стали толщиной 4 – 6 мм и обрабатывают специальным покрытием, исключающим коррозию металла.

Современные конструкции замочных аппаратов имеют цилиндрическую форму с плоским днищем. Зерно располагается слоем высотой около 3 м. Для загрузки, разравнивания и выгрузки зерна предназначен специальный лопастной ротор, который может при вращении опускаться и подниматься в зависимости от высоты слоя зерна.

Объем замочного аппарата рассчитывается с учетом объема замачиваемого зерна, увеличения объема материала на 40 % при росте его влагосодержания до 45 % и дополнительного объема для нормального ведения замачивания (10 – 15 %). Общая вместимость всех замочных аппаратов рассчитывается с учетом общей продолжительности замачивания, включающей время на заполнение аппаратов, выгрузку и мойку (48 – 72 ч).

Моечный аппарат для зерна (рис. 1) состоит из цилиндроконического корпуса 4, моечного устройства 5, вертикального привода со шнеком 3, сливной коробки 2 и выпускного устройства 1. Перемешивание зерна в целях мойки и насыщения кислородом осуществляется с помощью моечного устройства 5, расположенного в центре аппарата. Вместо вертикального шнека для перемещения зерна в моечное устройство 5 может использоваться сжатый воздух.

В замочном аппарате с коническим днищем (рис. 2) подаваемый по трубопроводу 4 в нижнюю часть эрлифтной трубы 2 сжатый воздух увлекает за собой зерно с водой и поднимает его вверх. Плотность смеси воды и воздуха намного ниже плотности воды и зерна, находящихся вокруг трубы. За счет этой разницы зерно поднимается по трубе вверх, где с помощью сегнерова колеса 3 равномерно распределяется по объему аппарата.

Сжатый воздух подается также в кольцевые барботерные трубки 1, которые расположены на внутренней поверхности конической части замочного аппарата. Для равномерного распределения воздуха по всему объему аппарата в трубках в нижней части имеются отверстия диаметром 2 – 3 мм. Для спуска замоченного зерна в аппарат для солодоращения в нижней части замочного аппарата находится вентиль с клапаном 5 и спускной штуцер 6. В таком аппарате перед замачиванием можно проводить и мойку зерна. Для удаления диоксида углерода замочный аппарат дооборудуется вентилятором, который подключается к конической части его.

Моечные и замочные аппараты размещаются между зернохранилищем и отделением для солодоращения. Аппараты можно располагать на одном уровне или один над другим. При этом учитывают возможности транспортирования зерна.

Конструкции аппаратов для мойки и замачивания зерна необходимо постоянно усовершенствовать в соответствии с технологическими и экологическими требованиями. Совершенствование должно быть направлено на обеспечение быстрого набора и смены воды, а также ее экономии, удаление образовавшихся ингибирующих веществ с небольшими затратами энергии. Конструкции насосов для перекачивания зерна с водой должны исключать травмирование зерна и прежде всего ростков.

Замачивание зерна следует рассматривать как комплексный процесс увлажнения и биологической фазы роста. Чем быстрее протекает насыщение зерна влагой и чем интенсивнее удаляются ингибирующие вещества, тем активнее идут ферментативные процессы, приводящие в дальнейшем к растворению зерна.

Способы замачивания

Перед замачиванием зерно должно быть предварительно промыто водой и продезинфицировано. В качестве моющих и дезинфицирующих средств применяют гашеную известь, гидроокись натрия, перекись водорода и другие.

В отечественной промышленности применяют следующие способы замачивания: воздушно-водяное замачивание; замачивание с продолжительными воздушными паузами; оросительное замачивание с воздушными паузами, воздушно-оросительное замачивание; замачивание в непрерывном потоке воды и воздуха; перезамачивание и другие.

Воздушно-водяной способ замачивания. Он состоит в том, что зерно попеременно находится то в воде, то на воздухе без воды. В вымытый и продезинфицированный замочный чан набирают воду на ½ чана, затем насыпают очищенное и отсортированное зерно и перемешивают сжатым воздухом. Зерно оставляют под водой на 1 – 0,5 ч и снимают всплывшие на поверхность щуплые и мелкие зерна (сплав) и различные примеси. После снятия сплава тщательно моют зерно. Для этого в нижнюю часть чана подают воду, а в верхней части через сливное отверстие стекает грязная вода. Мойку зерна заканчивают, когда в сливное отверстие начнет стекать чистая вода. Через 4 – 6 ч сливают воду и оставляют зерно на 2 – 3 ч без воды. Затем выдерживают зерно поочередно в воде и на воздухе несколько раз. Во время нахождения зерна в воде и на воздухе каждый час в течение 5 мин продувают воздух для вытеснения углекислого газа и замены его свежим воздухом. Во вторую замочную воду для дезинфекции зерна добавляют антисептик. В качестве последнего используют гидроксид кальция (негашеную известь), хлорид гипохлорит кальция (белильную или так называемую хлорную известь), перманганат калия, формалин. Все эти вещества при замачивании действуют не только как антисептики, но и как стимуляторы, способствующие ускорению прорастаемости зерна. Замачивание ведут при температуре 10 – 15 °С. В пивоварении ячмень замачивают до влажности 43 – 47 %, для светлого сода и длительность замачивания 48 – 72 ч.

При воздушно-водяном способе замачивания растворенный в воде кислород потребляется зерном и сопутствующими микроорганизмами и по истечении примерно 15 – 20 мин замачивания он уже весь используется и может наступить анаэробное дыхание. Периодическое продувание воздуха в замочный чан только частично устраняет возможность анаэробного дыхания. Поэтому кроме воздушно-водяного способа замачивания разработаны и внедрены другие способы замачивания, исключающие анаэробное дыхание при замачивании.

Замачивание с продолжительными воздушными паузами. Для ускорения начала роста зародыша зерна решающее значение имеет оптимальное снабжение его кислородом. Сокращение времени пребывания зерна под водой благоприятно влияет на развитие зерна. Повышенная водочувствительность ячменя приводит к значительной задержке его роста и снижению качества готового солода. Солодоращение ячменей с повышенной водочувствительностью можно улучшить, если применить замачивание с продолжительными воздушными паузами.

Воздушные паузы составляют 50 – 80 % общего времени замачивания. Адгезионная вода, находящаяся на поверхности зерна, не только способствует равномерному повышению степени замачивания, но и ведет к уменьшению общей продолжительности и ускорению прорастания.

Оросительное замачивание с воздушными паузами. Этот способ гарантирует эффективное увлажнение зерна, достаточный подвод кислорода и удаление ингибирующих веществ, выделяемых в процессе жизнедеятельности зерна. Применять оросительное замачивание с воздушными паузами целесообразно в аппаратах с небольшой высотой слоя зерна, так как в высоком слое (более 2 м) возникает проблема отвода выделяемых зерном теплоты и диоксида углерода. Следовательно, применение оросительного замачивания с продолжительными воздушными паузами требует использования замочных аппаратов с плоским днищем. Оросительное замачивание можно также проводить в солодорастильных аппаратах, предварительно обработав зерно в моечно-дезинфицирующих аппаратах в течение 5 – 7 ч.

При недостаточном количестве кислорода вводе в начальный период замачивания в зерне обнаруживаются слабые признаки брожения, в результате которого выделяются спирты и диоксид углерода, замедляющие развитие зародышевого корешка. Лучшими приемами предотвращения брожения в замочном аппарате и удаления образовавшихся ингибирующих жизнедеятельность зерна веществ являются орошение водой и продувка кондиционированным воздухом.

Воздушно-оросительное замачивание. Этот способ создает самые оптимальные условия для замачивания зерна, так как уже при влажности 27 – 30 % зерно начинает прорастать. Воздушно-оросительный способ замачивания при температуре воды 18 – 20 °С и высоте слоя зерна до 1,5 м позволяет ускорить процесс солодоращения, сократить потери сухих веществ и повысить активность ферментов. Происходит это потому, что зерно поглощает воду более легко после того, как начнет прорастать. Следовательно, процесс замачивания необходимо сочетать с проращиванием зерна в одном аппарате. Оптимальный расход кондиционированного воздуха при воздушно-оросительном замачивании составляет 250 – 300 м³/(ч·т), а оптимальный расход воды на орошение зерна – 1 м³/т. Параметры кондиционированного воздуха: температура 12 – 14 °С и влажность 95 – 100 %.

Воздушно-оросительное замачивание проводится в основном в солодорастильных аппаратах, снабженных шнековыми или лопастными ворошителями. Увлажнение зерна осуществляется путем периодического орошения слоя водой, для чего на ворошителе устанавливаются форсунки в два ряда с обеих сторон рамы.

Продолжительность замачивания воздушно-оросительным способом составляет 35 – 45 ч. Первая продувка слоя зерна кондиционированным воздухом проводится через 5 – 6 ч после загрузки аппарата промытым зерном. Последующие продувки продолжительностью 20 – 25 мин следует проводить через каждые 1,5 – 2 ч в течение всего периода замачивания, поддерживая температуру принятого режима в слое.

Орошение зерна водой проводится одновременно с его ворошением, т.е. через каждые 2 – 3 ч. Продувать слой зерна можно непрерывно. Воздушно-оросительное замачивание предотвращает анаэробное дыхание, при котором накапливаются спирты, кислоты, эфиры и другие ингибирующие вещества, оказывающие тормозящее воздействие на физиологическое развитие зерна. В таких условиях замачивания зерно через 18 – 25 ч, когда влажность достигает 34 – 36 %, начинает прорастать, а необходимая активность ферментов и растворение эндосперма в дальнейшем достигается на 1 – 2 суток раньше, чем при обычном замачивании. При этом значительно снижается удельный расход воды.

В промышленности применяются и другие способы замачивания, но все они уступают описанным выше способам замачивания зерна, как по экономическим, так и по биохимическим показателям. Наибольшее снижение потерь сухих веществ может быть получено при повторном замачивании ячменя, предварительно обработанного токами высокой частоты.

Возбуждающее действие на прорастание зерна в конце процесса замачивания оказывают биологические стимуляторы роста и развития растений. К таким стимуляторам относится группа веществ, состоящая из гиббереллинов А₁, А₂, А₃ и А₄. Наиболее активен гиббереллин А₃ (С₁₉Н₂₂О₆) – гибберелловая кислота, которая стимулирует выход семян из состояния покоя и может использоваться для ускорения их проращивания.

Гиббереллин активизирует деятельность амилолитических, протеолитических и других ферментов. Наиболее эффективные результаты получаются при добавке гибберелловой кислоты или ее калийных солей при замачивании зерна (0,15 мг кислоты на 1 кг ячменя).

Проращивание зерна

Целью проращивания зерна является синтез и активизация неактивных ферментов, под влиянием которых в процессе затирания достигается растворение всех резервных веществ зерна. Под действием ферментов при проращивании часть сложных веществ зерна превращается в мальтозу, глюкозу, мальтодекстрины и высшие декстрины, пептоны, пептиды, аминокислоты и др. В прорастающем зерне происходят те же биохимические и физиологические изменения, что и при естественном проращивании его в почве. Переход зародыша от состояния покоя к активной жизнедеятельности возможен только при достаточной влажности, наличии кислорода и оптимальной температуре.

При проращивании зерна и при активизации и накоплении ферментов у зародыша появляется потребность в питательных веществах. Если в начальный период проращивания зародыш использует собственные растворимые и легко усвояемые растительной клеткой вещества, то дальнейшее его питание происходит за счет запасных веществ зерна.