Характерным для рационального способа является запаривание дробленого ржаного ферментированного солода и ржаной муки под давлением 0,25 - 0,3 Мн/м2 (2,5 - 3 кГ/см2) в течение 2 ч.
Основная цель запаривания зернопродуктов - клейстеризация и разжижение крахмала, а также ароматизация затора. При добавке к зернопродуктам в запарник воды и повышении в нем температуры до 125 - 133° С (соответственно указанному выше давлению) создаются благоприятные условия для меланоидинообразования; благодаря этому обеспечивается хлебный аромат сусла, аналогичный аромату сусла, получаемому при переработке квасных хлебцев.
Основные превращения крахмала и Сахаров зернопродуктов при их запаривании. Сырой неоклейстеризованный крахмал расщепляется под действием амилаз, но очень медленно. Атакуемость амилолитическими ферментами возрастает при их действии на оклейстеризованный крахмал.
Для ускорения процесса клейстеризации и растворения крахмала зернопродуктов целесообразно подвергать зернопродукты предварительно тепловой обработке путем запаривания их под давлением.
Крахмал при нагревании с водой переходит из твердого состояния в студнеобразное - он клейстеризуется. При этом происходит набухание крахмальных зернышек (гранул) с последующим их разрывом и диспергированием.
Макромолекулы в грануле крахмала связаны между собой ван-дер-ваальсовыми силами и водородными связями, образующимися между водородом гидроксила одной молекулы и кислородом гидроксила другой близлежащей молекулы:
В водной среде связь двух макромолекул крахмала можно представить в таком виде:
Водородные связи, которые удерживают мицеллярные структурные части и молекулы в связанном состоянии, при повышении температуры распадаются.
При гидратации водородные связи между макромолекулами ослабляются, но нарушение связей между ОН-группами не приводит к растворению крахмала в воде комнатной температуры; объясняется это наличием других связей между структурными элементами гранулы, для разрыва которых необходимо затратить тепло. При определенной температуре эти связи разрываются и гранула разрушается - происходит клейстеризация крахмала.
С повышением температуры клейстер начинает разжижаться, затем становится жидким. Для растворения ржаного крахмала в измельченном сырье температура его должна быть 130° С.
Процесс разжижения сводится к разрушению крахмальных зерен до размера одной макромолекулы, что сопровождается уменьшением вязкости. Запаривание сопровождается разложением Сахаров и меланоидинообразованием.
Основной реакцией распада гексоз в процессе разваривания (как доказали В. А. Смирнов и В. П. Сотская) является оксиметилфурфурольное разложение. В результате дегидратации гексоз (отнятие трех молекул воды) в кислой среде образуется оксиметилфурфурол. Часть оксиметилфурфурола конденсируется, образуя красящие вещества (желто-коричневого цвета). Наряду с этим происходит образование меланоидинов.
При температурных условиях запаривания (125-133° С) карамелизации Сахаров не происходит, так как эта реакция протекает при температуре, превышающей температуру их плавления (например, температура плавления сахарозы 185-186° С).