Hielscher Ultrasonics
Vi vil med glæde diskutere din proces.
Ring til os: +49 3328 437-420
Send os en mail: info@hielscher.com

Ultralydsmaltning og maltspiring

  • Malting er en tidskrævende proces: Iblødsætning og hydrering af kornfrøene tager meget tid og opnår for det meste ujævne resultater.
  • Ved ultralydbehandling kan spiringshastigheden, hastigheden og udbyttet af byg forbedres betydeligt.

Maltproduktion

Malt / maltet korn bruges i vid udstrækning til at fremstille øl, whisky, maltede shakes, malteddike samt fødevaretilsætningsstof. Under maltningsprocessen lægges det tørrede korn (f.eks. byg) i blød i vand for at starte spiringen. Under spiring frigives eksisterende enzymer, nye enzymer produceres, og endospermcellevæggene brydes for at frigive deres celleindhold samt for at nedbryde noget af det lagrede protein til aminosyrer. Når en vis grad af spiring er opnået, stoppes spiringsprocessen ved en tørringsproces. Ved maltning af korn er enzymerne – nemlig α-amylase og β-amylase – der er nødvendige for at modificere kornets stivelse til sukkerarter. De forskellige typer sukker omfatter monosaccharid glucose, disaccharid maltose, trisaccharid maltotriose og højere sukkerarter kaldet maltodextriner. Gennemblødningen og spiringen af kornet er ret tidskrævende, i betragtning af at gennemblødningen tager 1-2 dage og spiringen tager yderligere 4-6 dage. Dette gør maltproduktionen tidskrævende og dyr.

Sonikering forbedrer spiringskapaciteten

Spirende byg

Ultralydsforbedret maltning

Løsningen: Sonikering

  • Sonikering forbedrer spiringskapaciteten og hastigheden af bygkorn.

Virkningerne af ultralyd:

  • Hurtigere og bedre iblødsætning
  • Hurtigere spiring
  • Mere fuldstændig spiring
  • Aktivering af enzymer
  • højere ekstraktionshastighed
  • Malt af høj kvalitet

Disse ultralydsinitierede virkninger er forårsaget af en forbedret enzymatisk aktivitet og mikrosprækker induceret af ultralyd kavitation på frøet. Bygkornet kan optage mere vand på kortere tid, hvilket fører til en betydelig Forbedret hydrering af frøene. En hurtig hydrering og jævn spiring er vigtig for en god maltkvalitet, da uerminerede frø er tilbøjelige til bakterie- og svampeskader.
Maltning er en kompleks proces, der involverer mange enzymer; Vigtige er α-amylase, β-amylase, α-glucosidase og limit dextrin. Under maltning gennemgår byg en ufuldstændig naturlig spiringsproces, der involverer en række enzymnedbrydninger af byggerneendosperm. Som et resultat af denne enzymnedbrydning nedbrydes endospermcellevægge, og stivelsesgranulat frigives fra matrixen af endospermen, hvori de er indlejret. Ultralyd aktiverer enzymer og forbedrer ekstraktionshastigheden af det intracellulære materiale, f.eks. stivelse, proteiner. Arabinoxylanmolekyler har en tendens til at danne makromolekylære aggregater i de fortyndede polysaccharidopløsninger. Ultralydbehandling hjælper med at reducere aggregaterne af polysaccharider effektivt. Ved nedbrydning af polysaccharidstivelsen produceres fermenterbare kulhydrater. Sådanne kulhydrater omdannes til alkohol i gæringstrinnet i ølfremstillingen.

Alle disse ultralydseffekter på de biokemiske processer under maltning resulterer i en kortere spiringstid og en højere spiringshastighed / udbytte. Forkortelse af spiretiden resulterer i betydelige Kommercielle fordele til malt- og bryggeriindustrien.

Yaldagard et al. (2008) har vist, at ultralyd “har potentiale til at blive brugt i maltningsprocesser som en metode til behandling af frø for at reducere spiringsperioden og forbedre procentdelen af total spiring.”

Yaldagard et al. 2008 undersøgte den ultralydsforbedrede spiring af bygfrø.

Hurtigere spiring ved sonikering

Ultralyd Bygfrø Priming protokol

Materiale:
Bygfrø Hordeum vulgare (9% vandindhold; opbevares ved stuetemperatur i 3 måneder efter høst)
Ultralydsenhed UP200H (200W, 24kHz) udstyret med sonotrode S3 (radial form, 3mm diameter, maks. nedsænkningsdybde 90mm)

Protokol:
Spidsen af hornet blev nedsænket ca. 9 mm i procesopløsningen bestående af vand og bygfrø. Alle eksperimenter blev udført på prøver (10 g bygfrø) dispergeret i 80 ml postevand med direkte sonikering (sondesystem) ved en strømindgang på 20, 60 og 100%, med yderligere omrøring eller rystning. Dette blev brugt for at undgå stående bølger eller dannelse af faste frie områder for en ensartet fordeling af ultralydsbølgerne. Ultralydsenheden blev indstillet til pulseringstilstand ved hjælp af en driftscykluskontrol for at reducere dannelsen af frie radikaler. Cyklussen blev sat til 50 % for alle eksperimenter. Opløsningen blev behandlet ved en konstant temperatur på 30 °C i 5, 10 og 15 minutter. [Yaldagard et al. 2008]

Resultater:
Ultralydsbehandlingerne resulterer i højere hydrering og hurtigere spiring på kortere tid.
Den højeste frøspiring (ca. 100%) blev registreret ved 100% effektindstilling. For frøene sonikeret i 5, 10 og 15 minutter ved fuld effekt (100% effektindstilling af enheden) blev spiringshastigheden øget fra ~ 93,3% (ikke-sonikerede frø) til henholdsvis 97,2%, 98% og 99,4%. Disse resultater kan tilskrives mekaniske effekter på grund af ultralydsinduceret kavitation, der øger vandoptagelsen af cellevæggene. Sonikeringen forbedrer masseoverførslen og letter indtrængning af vand gennem cellevæggen ind i cellens indre. Sammenbruddet af kavitationsbobler nær cellevæggene forstyrrer cellestrukturen og muliggør en god masseoverførsel på grund af ultralydsvæskestrålerne.
Metoden reducerede den tid, der kræves for at starte spiring af frø, betydeligt. Hårrødder dukkede hurtigere op i de behandlede prøver og voksede rigeligt i sammenligning med de ikke-sonikerede frø. Ved brug af byg behandlet som ovenfor blev spiringsperioden forkortet til 4 til 5 dage (afhængigt af ultralydseffekten og eksponeringstiden) fra de sædvanlige 7 dage. Desuden faldt den gennemsnitlige spiringstid fra 6,66 dage for 20% effektindstillingen til 4,04 dage for ultralydseffektindstillingen på 100% efter en behandlingstid på 15 minutter. Analysen af de resulterende data indikerer, at omfanget af spiring og den gennemsnitlige spiringstid blev signifikant påvirket af de forskellige ultralydseffektindstillinger under spiringstesten. Alle eksperimenter resulterede i øget spiring af bygfrøene sammenlignet med den ikke-sonikerede kontrol (fig. 1). Maksimal gennemsnitlig spiretid blev registreret for 20 % effektindstillingen, og den mindste gennemsnitlige spiretid blev registreret for 100 % effektindstillingen (fig. 2).

Højere udbytte ved ultralydsmaltning.

Højere spirehastighed og udbytte med ultralyd

Sonikering er også bevist at forbedre frøspiringen af kikærter, hvede, tomat, peber, gulerod, radise, majs, ris, vandmelon, solsikke og mange andre.

Ultralyd udstyr

Hielscher Ultrasonics leverer pålidelige ultralydapparater med høj effekt til laboratorie-, bord- og industriel brug. Til frøgrunding og maltning i kommerciel skala anbefaler vi dig vores industrielle ultralydssystemer som f.eks. UIP2000hdT (2kW), UIP4000hdT (4kW), UIP10000 (10kW) eller UIP16000 (16kW). Manifold flow-cell reaktorer og tilbehør fuldender vores produktsortiment. Alle Hielscher-systemer er ekstremt robuste og bygget til 24/7 drift.
For at teste og optimere ultralydsfrøgrunding og spiring tilbyder vi dig muligheden for at besøge vores fuldt udstyrede ultralydsproceslaboratorium og tekniske center!
Kontakt os i dag! Vi er glade for at diskutere din proces med dig!

Anmodning om oplysninger







The UIP

UIP1000hdT

Forbedret spiring ved
ultralyd

  • Accelereret spiring
  • Højere udbytte

Kontakt os! / Spørg os!

Bed om mere information

Brug venligst nedenstående formular, hvis du ønsker at anmode om yderligere oplysninger om ultralydshomogenisering. Vi vil med glæde tilbyde dig et ultralydssystem, der opfylder dine krav.












Litteratur/Referencer



Fakta om byg & malt

Maltningsprocessen

Ved maltning spirer kornet, og det involverer tre trin: støbning, spiring og ovnning. Under støbning tilsættes vand til kornene, som aktiverer enzymerne. Den konventionelle støbning tager 1-2 dage. Efter 1-2 dage har bygkornene nået et vandindhold på 40-45%. På dette tidspunkt fjernes bygen fra det trækkende vand, og spiringen begynder.
Under spiringen dannes eller aktiveres flere enzymer, som senere i mæskeprocessen er essentielle. β-glucaner nedbrydes af endo-β-1,4-glucanase og endo-β-1,3-glucanase. Endo-β-1,4-glucanase er allerede til stede i byg, men endo-β-1,3-glucanase er kun til stede i malt. Da β-glucanerne er geldannende og derved kan give problemer med filtrering, er et højt indhold af β-glucanase og et lavt indhold af β-glucan ønskeligt i malt. Stivelsesindholdet falder, og sukkerindholdet stiger under spiringen, og stivelsen nedbrydes af α-amylase og β-amylase. Der er ingen α-amylase til stede i byg; Det produceres under spiring, mens β-amylase allerede er til stede i byg. Proteiner nedbrydes også under spiring. Peptidaser nedbryder 35 – 40 % af proteinerne til opløseligt materiale. Efter 5 til 6 dage er spiringen afsluttet, og dens livsprocesser inaktiveres ved ovnning. Ved ovnning fjernes vandet ved at føre varm luft gennem malten. Dette stopper spiring og modifikationer, og i stedet dannes farve- og smagsforbindelser ved Maillard-reaktioner.

Enzymer i maltningen & Brygning proces

De vigtigste enzymer til hydrolyse af stivelse i byg er α-amylase- og β-amylase-enzymerne, der katalyserer hydrolysen af stivelse til sukkerarter. Amylasen nedbryder polysaccharider, nemlig stivelse, til maltose. β-amylase er til stede i en inaktiv form før spiring, hvorimod α-amylase og proteaser vises, når spiringen er begyndt. Da α-amylase kan virke overalt på substratet, har den en tendens til at være hurtigere virkende end β-amylase. β-amylase katalyserer hydrolysen af den anden α-1,4 glykosidbinding og spalter to glukoseenheder / maltose på én gang.
Andre enzymer, såsom proteaser, nedbryder proteinerne i kornet til former, der kan bruges af gær. Afhængig af hvornår maltningsprocessen stoppes, får man et foretrukket stivelse/enzymforhold og delvist omdannet stivelse til fermenterbare sukkerarter. Malt indeholder også små mængder af andre sukkerarter, såsom saccharose og fruktose, som ikke er produkter af stivelsesmodifikation, men som allerede var i kornet. Yderligere omdannelse til fermenterbart sukker opnås under mæskningsprocessen.

Stivelse hydrolyse

Under den enzymatiske hydrolyse katalyserer enzymer saccharificeringsprocessen, hvilket betyder, at kulhydraterne (stivelse) nedbrydes til dets bestanddele sukkermolekyler. Ved hydrolysen omdannes energiressourcen (stivelse) til sukkerarter, som forbruges af kimen til dyrkning.

Proteiner i byg

Byg har et proteinindhold på 8 til 15%. Bygproteiner bidrager hovedsageligt til kvaliteten af malt og øl. Opløselige proteiner er vigtige for fastholdelse og stabilitet af ølhoveder.

Arabinoxylaner og β-glucan i byg

Arabinoxylaner og β-glucan er opløselige kostfibre. Maltekstrakter kan indeholde høje niveauer af arabinoxylaner, som kan forårsage vanskeligheder under filtreringen, da tyktflydende ekstrakter kan forringe brygningsprocessernes ydeevne betydeligt. Til brygningsprocessen kan et højt indhold af β-glucan i byg føre til utilstrækkelig nedbrydning af cellevæggene, hvilket igen hindrer diffusion af enzymer, spiring og mobilisering af kernereserver og dermed reducerer maltekstrakt. Resterende β-glucan kan også føre til meget tyktflydende urt, hvilket giver anledning til et filtreringsproblem i bryggeriet, og det kan deltage i modning af øl, hvilket forårsager kuldetåge. Arabinoxylaner findes i cellevæggene i byg, havre, hvede, rug, majs, ris, sorghum og hirse. Ekstraktabiliteten af både arabinoxylaner og β-glucan øges betydeligt ved sonikering.

Antioxidanter i byg

Byg indeholder mere end 50 proanthocyanidiner, herunder oligomere og polymer flavan-3-ol, catechin og gallocatechin. Dimerisk proanthocyanin B3 og procyanidin B3 er de mest udbredte i byg.
Antioxidanter er kendt for deres evne til at forsinke eller forhindre oxidationsreaktioner og iltfrie radikalreaktioner, hvilket gør dem vigtige i malt- og brygningsprocessen. Antioxidanter (f.eks. sulfitter, formaldehyd, ascorbat) bruges som tilsætningsstoffer i brygningsprocessen for at forbedre ølsmagsstabiliteten. Omkring 80% af phenolforbindelserne i øl stammer fra bygmalt.

Vi vil med glæde diskutere din proces.

Let's get in contact.