Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Malteado ultrasónico y germinación de la malta

 

  • El malteado es un proceso que consume tiempo: el remojo y la hidratación de las semillas de cereales toma mucho tiempo y sobre todo logra resultados desiguales.
  • Por ultrasonicación, la germinación velocidad, frecuencia y el rendimiento de la cebada se pueden mejorar de manera significativa.

 

 

Producción de malta

Malta / grano malteado es ampliamente utilizado para hacer la cerveza, whisky, batidos a base de malta, vinagre de malta, así como aditivo alimentario. Durante el proceso de malteado del grano se seca (por ejemplo, cebada) se empapa en agua para iniciar la germinación. Durante la germinación las enzimas existentes son liberados, las nuevas enzimas son producidas, y las paredes celulares del endospermo se rompen para liberar su contenido de células, así como para descomponer algunos de la proteína almacenada en aminoácidos. Cuando se ha conseguido un cierto grado de germinación, el proceso de germinación se detiene por un proceso de secado. Por granos de malteado, las enzimas – a saber, α-amilasa y β-amilasa – requerido para la modificación de los almidones de cereales en el se desarrollan azúcares. Los diversos tipos de azúcar incluyen la glucosa monosacárido, el disacárido maltosa, la maltotriosa trisacárido y azúcares superiores llamados maltodextrinas. El remojo y la germinación del grano es mucho tiempo, teniendo en cuenta que la maceración tarda 1-2 días tranquilo, y la germinación tarda 4-6 días adicionales. Esto hace que la producción de malta mucho tiempo y es caro.

El tratamiento con ultrasonidos mejora la capacidad de germinación

cebada en germinación

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Mejora de ultrasonidos malteado

La solución: El tratamiento con ultrasonidos

  • El tratamiento con ultrasonidos mejora la capacidad de germinación y la velocidad de los granos de cebada.

Los efectos del ultrasonido:

  • Más rápido y mejor remojo
  • La germinación más rápida
  • La germinación más completa
  • La activación de enzimas
  • Mayor tasa de extracción
  • Malta de alta calidad

Estos efectos ultrasónicamente iniciados son causados ​​por una mejora de la actividad enzimática y micro fisuras inducidas por Cavitación ultrasónica en la semilla. El grano de cebada puede absorber más agua en un corto periodo de tiempo, lo que lleva a una significativa mejorar la hidratación de las semillas. Una hidratación rápida e incluso la germinación son importantes para una buena calidad de malteado ya que las semillas no germinadas son propensos a daños de bacterias y hongos.
Maltear es un proceso complejo que involucra muchas enzimas; los más importantes son α-amilasa, β-amilasa, α-glucosidasa y límite dextrina. Durante el malteado, la cebada se somete a un proceso de germinación natural incompleto que implica una serie de degradaciones enzimáticas del endospermo del grano de cebada. Como resultado de esta degradación enzimática, las paredes celulares del endospermo se degradan y los gránulos de almidón se liberan de la matriz del endosperma en el que están incrustados. Los ultrasonidos activan las enzimas y mejoran la velocidad de extracción del material intracelular, por ejemplo, almidón, proteínas. Las moléculas de Arabinoxylan tienden a formar agregados macromoleculares en las soluciones de polisacáridos diluidos. La ultrasonicación ayuda a reducir los agregados de polisacáridos de manera efectiva. Por la degradación del almidón de polisacáridos, se producen carbohidratos fermentables. Tales carbohidratos se convierten en alcohol en la etapa de fermentación de la fabricación de cerveza.

Todos estos efectos de ultrasonidos sobre los procesos bio-químicos durante el malteado resultado en una menor tiempo de germinación y una mayor tasa de germinación / rendimiento. El acortamiento de los resultados del período de germinación en significativa beneficios comerciales para la industria de malteado y la fermentación.

Yaldagard et al. (2008) ha demostrado que el ultrasonido “tiene el potencial de ser utilizado en los procesos de malteado como un método de tratamiento de semillas para reducir el período de germinación y mejorar el porcentaje de germinación total.”

Yaldagard et al. 2008 investigó la germinación de ultrasonidos mejorada de semillas de cebada.

Más rápida germinación por sonicación

Protocolo de cebado ultrasónica Cebada Semilla

Material:
semillas de cebada Hordeum vulgare (9% de contenido de humedad; storaged a temperatura ambiente durante 3 meses después de la cosecha)
dispositivo ultrasónico UP200H (200W, 24 kHz) equipado con sonotrodo S3 (forma radial, 3 mm de diámetro, max. profundidad de inmersión de 90 mm)

Protocolo:
La punta del cuerno se sumergió aprox. 9 mm en la solución de proceso que consiste en las semillas de agua y cebada. Todos los experimentos se realizaron en muestras (10 g de semillas de cebada) dispersas en 80 ml de agua del grifo con sonicación directa (sistema de sonda) a una potencia de entrada de 20, 60 y 100%, con agitación o agitación adicionales. Esto se empleó para evitar ondas estacionarias o la formación de regiones libres sólidas para una distribución uniforme de las ondas ultrasónicas. El dispositivo ultrasónico se configuró en modo de pulsación, utilizando un control del ciclo de trabajo, para reducir la formación de radicales libres. El ciclo se estableció en 50% para todos los experimentos. La solución se procesó a una temperatura constante de 30 ° C durante 5, 10 y 15 minutos. [Yaldagard et al. 2008]

resultados:
Los tratamientos ultrasónicos resultado una mayor hidratación y la germinación más rápida en el tiempo más corto.
La mayor germinación de la semilla (aproximadamente el 100%) se registró en la configuración de potencia del 100%. Para las semillas sonicadas durante 5, 10 y 15 minutos a máxima potencia (100% de ajuste de potencia del dispositivo), la tasa de germinación aumentó de ~ 93.3% (semillas no sonicadas) a 97.2%, 98% y 99.4%, respectivamente. Estos resultados se pueden atribuir a los efectos mecánicos debidos a la cavitación inducida ultrasónicamente que aumenta la absorción de agua por las paredes celulares. La sonicación mejora la transferencia de masa y facilita la penetración de agua a través de la pared celular en el interior de la célula. El colapso de las burbujas de cavitación cerca de las paredes celulares interrumpe la estructura celular y permite una buena transferencia de masa debido a los chorros de líquido ultrasónicos.
El método redujo considerablemente el tiempo requerido para iniciar la germinación de las semillas. Las raíces del pelo aparecieron más rápido en las muestras tratadas y crecieron abundantemente en comparación con las semillas no sonicadas. Cuando se usa cebada tratada como se indicó anteriormente, el período de germinación se acortó a 4 a 5 días (dependiendo de la potencia ultrasónica y el tiempo de exposición) de los 7 días habituales. Además, el tiempo medio de germinación disminuyó de 6.66 días para la configuración de potencia del 20% a 4.04 días para la configuración de potencia ultrasónica del 100% después de un tiempo de procesamiento de 15 minutos. El análisis de los datos resultantes indica que el grado de germinación y el tiempo medio de germinación se vieron afectados significativamente por los diferentes ajustes de potencia ultrasónica durante la prueba de germinación. Todos los experimentos dieron como resultado una germinación incrementada de las semillas de cebada en comparación con el control no sonicado (Fig. 1). Se registró el tiempo medio máximo de germinación para la configuración de potencia del 20% y se registró el tiempo medio mínimo de germinación para la configuración de potencia del 100% (Fig. 2).

Mayor rendimiento por malteado ultrasónica.

tasa de germinación superior y el rendimiento con ultrasonidos

La sonicación también se ha demostrado para mejorar la germinación de las semillas de garbanzo, trigo, tomate, pimiento, zanahoria, rábano, maíz, arroz, sandía, girasol y muchos otros.

Equipo ultrasónico

Hielscher Ultrasonidos suministra ultrasonicators alta potencia fiables para laboratorio, de sobremesa y de uso industrial. Para el cebado de semillas y malta a escala comercial, le recomendamos nuestros sistemas ultrasónicos industriales, tales como la UIP2000hdT (2 kW), UIP4000hdT (4 kW), UIP10000 (10 kW) o UIP16000 (16kW). reactores y accesorios-celda de flujo Colector de nuestra gama de productos. Todos los sistemas Hielscher son extremadamente robusto y construido para un funcionamiento 24/7.
Para probar y optimizar el cebado de semillas y la germinación de ultrasonidos, le ofrecemos la posibilidad de visitar nuestro pleno proceso de laboratorio de ultrasonidos equipada y centro técnico!
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La germinación mejorada por
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Literatura/Referencias



Datos acerca de la cebada & Malta

El proceso de malteado

En el malteado, el grano de cereal germina e involucra tres pasos: remojo, germinación y horneado. Durante la remojo, se agrega agua a los granos que activan las enzimas. La remoción convencional toma 1-2 días. Después de 1-2 días, los granos de cebada han alcanzado un contenido de agua de 40-45%. En este punto, la cebada se elimina del agua de remojo y comienza la germinación.
Durante la germinación se forman o activan varias enzimas, que más adelante en el proceso de maceración son esenciales. Los β-glucanos se descomponen mediante endo-β-1,4-glucanasa y endo-β-1,3-glucanasa. Endo-β-1,4-glucanasa ya está presente en la cebada, pero la endo-β-1,3-glucanasa solo está presente en la malta. Debido a que los beta - glucanos forman gel y, por lo tanto, pueden presentar problemas en la filtración, un alto contenido de beta - glucanasa y un bajo contenido de beta - glucano son deseables en la malta. El contenido de almidón disminuye y el contenido de azúcar aumenta durante la germinación y el almidón se degrada por α-amilasa y β-amilasa. No hay α-amilasa presente en la cebada; se produce durante la germinación, mientras que la β-amilasa ya está presente en la cebada. Las proteínas también se degradan durante la germinación. Las peptidasas degradan 35 - 40% de las proteínas en material soluble. Después de 5 a 6 días, la germinación se completa y sus procesos de vida se inactivan mediante la cocción. Al hornear el agua se elimina pasando aire caliente a través de la malta. Esto detiene la germinación y las modificaciones, y en su lugar los compuestos de color y sabor se forman por las reacciones de Maillard.

Las enzimas de la malta & Proceso de elaboración de la cerveza

Las enzimas más importantes para la hidrólisis del almidón en la cebada son las enzimas α-amilasa y β-amilasa que catalizan la hidrólisis del almidón en azúcares. La amilasa degrada los polisacáridos, es decir, almidón, a maltosa. β-amilasa está presente en una forma inactiva antes de la germinación, mientras que α-amilasa y proteasas aparece una vez que la germinación ha comenzado. Desde α-amilasa puede actuar en cualquier lugar sobre el sustrato, tiende a ser más rápido de acción de ß-amilasa. β-amilasa cataliza la hidrólisis de la segunda α-1,4 enlace glicosídico, la escisión de dos unidades de glucosa / maltosa a la vez.
Otras enzimas, tales como proteasas, romper las proteínas en el grano en formas que pueden ser utilizados por la levadura. Dependiendo de cuando se detiene el proceso de malteado, se obtiene una relación de almidón / enzima preferida y almidón parcialmente convertidos en azúcares fermentables. Malta también contiene pequeñas cantidades de otros azúcares, tales como sacarosa y fructosa, que no son productos de la modificación del almidón pero ya estaban en el grano. La conversión adicional en azúcares fermentables se consigue durante el proceso de maceración.

La hidrólisis del almidón

Durante la hidrólisis enzimática, enzimas catalizan el proceso de sacarificación que significa que los carbohidratos (almidón) se rompen en sus moléculas de azúcar del componente. Por la hidrólisis, la fuente de energía (almidón) se convierte en azúcares que son consumidos por el germen para el cultivo.

Las proteínas de la cebada

La cebada tiene un contenido de proteína de 8 a 15%. proteínas de cebada contribuyen esencialmente a la calidad de la malta y cerveza. Las proteínas solubles son importantes para la retención de cabeza de la cerveza y la estabilidad.

Arabinoxilanos y β-glucano en la cebada

Arabinoxilanos y β-glucano son fibras dietéticas solubles. Los extractos de malta pueden contener altos niveles de arabinoxilanos que pueden causar dificultades durante la filtración ya que los extractos viscosos pueden deteriorar significativamente el rendimiento de los procesos de elaboración. Para el proceso de elaboración, un alto contenido de β-glucano en la cebada puede provocar una degradación insuficiente de las paredes celulares, lo que a su vez dificulta la difusión de enzimas, la germinación y la movilización de las reservas de granos, y por lo tanto reduce el extracto de malta. El β-glucano residual también puede conducir a una mosca altamente viscosa, dando lugar a un problema de filtración en la fábrica de cerveza, y puede participar en la maduración de la cerveza, causando la neblina de enfriamiento. Los arabinoxilanos se encuentran en las paredes celulares de la cebada, la avena, el trigo, el centeno, el maíz, el arroz, el sorgo y el mijo. La extractabilidad de ambos arabinoxilanos y β-glucano se incrementa significativamente mediante sonicación.

Los antioxidantes en la cebada

Cebada contiene más de 50 proantocianidinas incluyendo oligoméricos y poliméricos flavan-3-ol, catequina, y galocatequina. Dimérica B3 y B3 proanthocyanin procianidinas son los más abundantes en la cebada.
Los antioxidantes son conocidos por su capacidad para retrasar o prevenir las reacciones de oxidación y reacciones de los radicales libres de oxígeno, lo que los hace importante en el proceso de malteado y la fermentación. Antioxidantes (por ejemplo, sulfitos, formaldehído, ascorbato) se utilizan como aditivos en el proceso de elaboración de la cerveza con el fin de mejorar la estabilidad del sabor de la cerveza. Alrededor del 80% de los compuestos fenólicos en la cerveza se derivan de malta de cebada.