ულტრაბგერითი მალტინგი და მალტის გაღივება
- მალტინგი ხანგრძლივი პროცესია: მარცვლეულის თესლების დასველება და ჰიდრატაცია დიდ დროს მოითხოვს და ძირითადად არათანაბარ შედეგებს იძლევა.
- ულტრაბგერითი დამუშავებით, ქერის გაღივების სიჩქარე, მაჩვენებელი და მოსავალი მნიშვნელოვნად შეიძლება გაუმჯობესდეს.
მალტის წარმოება
მალტი / მალტირებული მარცვლეული ფართოდ გამოიყენება ლუდის, ვისკის, მალტის კოქტეილების, მალტის ძმრის, ასევე საკვები დანამატის დასამზადებლად. მალტინგის პროცესის დროს გამხმარი მარცვლეული (მაგ. ქერი) იდება წყალში გაღივების დასაწყებად. გაღივების დროს გამოიყოფა არსებული ფერმენტები, წარმოიქმნება ახალი ფერმენტები, და ენდოსპერმის უჯრედის კედლები იშლება მათი უჯრედული შიგთავსის გამოსათავისუფლებლად, ასევე შენახული ცილის ნაწილის ამინომჟავებად დასაშლელად. როდესაც გაღივების გარკვეული დონე მიიღწევა, გაღივების პროცესი შეჩერდება გაშრობით. მარცვლეულის მალტინგით ვითარდება ფერმენტები – კერძოდ α-ამილაზა და β-ამილაზა – რომლებიც საჭიროა მარცვლეულის სახამებლის შაქრებად გარდასაქმნელად. შაქრის სხვადასხვა ტიპებს შორის არის მონოსაქარიდი გლუკოზა, დისაქარიდი მალტოზა, ტრისაქარიდი მალტოტრიოზა, და უფრო მაღალი შაქრები, რომლებსაც მალტოდექსტრინები ეწოდებათ. მარცვლეულის დასველება და გაღივება საკმაოდ ხანგრძლივია, თუ გავითვალისწინებთ, რომ დასველება 1–2 დღეს გრძელდება და გაღივება დამატებით 4–6 დღეს. ეს მალტის წარმოებას ხანგრძლივსა და ძვირადღირებულს ხდის.
გაღივებადი ქერი
ულტრაბგერით გაუმჯობესებული მალტინგი
გადაწყვეტა: ულტრაბგერითი დამუშავება
- ულტრაბგერითი დამუშავება აუმჯობესებს ქერის მარცვლების გაღივების შესაძლებლობას და სიჩქარეს.
ულტრაბგერის ეფექტები:
- უფრო სწრაფი და უკეთესი გასველება
- უფრო სწრაფი გაღივება
- უფრო სრულყოფილი გაღივება
- ფერმენტების აქტივაცია
- უფრო მაღალი ექსტრაქციის მაჩვენებელი
- მაღალი ხარისხის მალტი
ეს ულტრაბგერით ინიცირებული ეფექტები გამოწვეულია გაუმჯობესებული ფერმენტული აქტივობით და მიკრობზარებით, რომლებსაც თესლზე იწვევს ულტრაბგერითი კავიტაციით მარცვალზე. ქერის მარცვალი შეუძლია მეტი წყალი მიიღოს უფრო მოკლე დროში, რაც მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულ ჰიდრატაციას იწვევს თესლების. სწრაფი ჰიდრატაცია და თანაბარი გაღივება მნიშვნელოვანია მალტის კარგი ხარისხისთვის, რადგან გაუღივებელი თესლები მიდრეკილნი არიან ბაქტერიული და სოკოვანი დაზიანებისკენ.
მალტინგი რთული პროცესია, რომელიც ბევრ ფერმენტს მოიცავს; მნიშვნელოვანია α-ამილაზა, β-ამილაზა, α-გლუკოზიდაზა და ლიმიტ-დექსტრინაზა. მალტინგის დროს ქერი გადის არასრულ ბუნებრივ გაღივების პროცესს, რომელიც მოიცავს ქერის მარცვლის ენდოსპერმის ფერმენტული დაშლის სერიას. ამ ფერმენტული დაშლის შედეგად ენდოსპერმის უჯრედის კედლები იშლება, და სახამებლის გრანულები გამოიყოფა ენდოსპერმის მატრიციდან, რომელშიც ისინი ჩაშენებულია. ულტრაბგერა ააქტიურებს ფერმენტებს და აუმჯობესებს უჯრედშიდა მასალის, მაგ. სახამებლის, ცილების ექსტრაქციის მაჩვენებელს. არაბინოქსილანის მოლეკულები მიდრეკილია მაკრომოლეკულური აგრეგატების წარმოქმნისკენ განზავებულ პოლისაქარიდულ ხსნარებში. ულტრაბგერითი დამუშავება ეფექტურად ხელს უწყობს პოლისაქარიდების აგრეგატების შემცირებას. პოლისაქარიდული სახამებლის დაშლით წარმოიქმნება დუღილადი ნახშირწყლები. ასეთი ნახშირწყლები გარდაიქმნება ალკოჰოლად ლუდის წარმოების დუღილის ეტაპზე.
ყველა ეს ულტრაბგერითი ეფექტი ბიოქიმიურ პროცესებზე მალტინგის დროს იწვევს უფრო მოკლე გაღივების დროს და უფრო მაღალ გაღივების მაჩვენებელს / მოსავალს. გაღივების პერიოდის შემცირება იწვევს მნიშვნელოვან კომერციულ სარგებელს მალტინგის და ლუდის მრეწველობისთვის.
Yaldagard et al. (2008) აჩვენა, რომ ულტრაბგერას “აქვს პოტენციალი გამოყენებულ იქნას მალტინგის პროცესებში, როგორც მარცვლების დამუშავების მეთოდი გაღივების პერიოდის შესამცირებლად და მთლიანი გაღივების პროცენტული მაჩვენებლის გასაუმჯობესებლად.”
უფრო სწრაფი გაღივება ულტრაბგერითი დამუშავებით
ქერის თესლის ულტრაბგერითი წინასათესი მომზადების პროტოკოლი
ქერის მარცვლები Hordeum vulgare (9% ტენიანობა; ინახებოდა ოთახის ტემპერატურაზე მოსავლის აღების შემდეგ 3 თვის განმავლობაში)
ულტრაბგერითი აპარატი UP200H (200W, 24kHz) აღჭურვილი სონოტროდით S3 (რადიალური ფორმა, 3mm დიამეტრი, მაქს. ჩაძირვის სიღრმე 90mm)
პროტოკოლი:
სონოტროდის წვერი დაახლოებით 9 mm-ით ჩაიძირა პროცესის ხსნარში, რომელიც შედგებოდა წყლისა და ქერის თესლებისგან. ყველა ექსპერიმენტი ჩატარდა ნიმუშებზე (10 g ქერის თესლი), რომლებიც გაიფანტა 80 mL ონკანის წყალში პირდაპირი ულტრაბგერითი დამუშავებით (ზონდური სისტემა) 20, 60 და 100% სიმძლავრის შეყვანით, დამატებითი არევის ან შერყევის თანხლებით. ეს გამოიყენებოდა დგომარე ტალღების ან უმყარო ზონების წარმოქმნის თავიდან ასაცილებლად, ულტრაბგერითი ტალღების თანაბარი განაწილებისთვის. ულტრაბგერითი აპარატი დაყენებული იყო პულსაციის რეჟიმზე, სამუშაო ციკლის კონტროლის გამოყენებით, თავისუფალი რადიკალების წარმოქმნის შესამცირებლად. ციკლი ყველა ექსპერიმენტისთვის დაყენებული იყო 50%-ზე. ხსნარი დამუშავდა მუდმივ 30°C ტემპერატურაზე 5, 10 და 15 წთ. [Yaldagard et al. 2008]
შედეგები:
ულტრაბგერითი დამუშავება იძლევა უფრო მაღალ ჰიდრატაციას და უფრო სწრაფ გაღივებას უფრო მოკლე დროში.
უმაღლესი მარცვლის გაღივება (დაახლოებით 100%) დაფიქსირდა 100% სიმძლავრის რეჟიმში. მარცვლებისთვის, რომლებიც დამუშავდა ულტრაბგერით 5, 10 და 15 წთ სრული სიმძლავრით (აპარატის 100% სიმძლავრის რეჟიმი), გაღივების მაჩვენებელი გაიზარდა ~93,3%-დან (ულტრაბგერით არ დამუშავებული მარცვლები) 97,2%, 98% და 99,4%-მდე, შესაბამისად. ეს შედეგები შესაძლოა განპირობებული იყოს მექანიკური ეფექტებით, რომლებიც გამოწვეულია ულტრაბგერითი ინდუცირებული კავიტაციით, რაც ზრდის უჯრედის კედლების მიერ წყლის შთანთქმას. ულტრაბგერითი დამუშავება აძლიერებს მასის გადაცემას და აადვილებს წყლის შეღწევას უჯრედის კედელში უჯრედის შიგნით. კავიტაციური ბუშტების კოლაფსი უჯრედის კედლების სიახლოვეს არღვევს უჯრედის სტრუქტურას და უზრუნველყოფს კარგ მასის გადაცემას ულტრაბგერითი სითხის ჯეტების გამო.
მეთოდმა მნიშვნელოვნად შეამცირა თესლების გაღივების დასაწყებად საჭირო დრო. თმისებრი ფესვები უფრო სწრაფად გამოჩნდა დამუშავებულ ნიმუშებში და უფრო უხვად გაიზარდა, ვიდრე ულტრაბგერით დაუმუშავებელ თესლებში. ზემოთ აღწერილი მეთოდით დამუშავებული ქერის გამოყენებისას გაღივების პერიოდი შემცირდა ჩვეულებრივი 7 დღიდან 4–5 დღემდე (ულტრაბგერითი სიმძლავრისა და ექსპოზიციის დროის მიხედვით). გარდა ამისა, საშუალო გაღივების დრო შემცირდა 6,66 დღიდან (20% სიმძლავრის რეჟიმი) 4,04 დღემდე (100% ულტრაბგერითი სიმძლავრის რეჟიმი) 15 წთ დამუშავების შემდეგ. მიღებული მონაცემების ანალიზი აჩვენებს, რომ გაღივების ხარისხზე და საშუალო გაღივების დროზე მნიშვნელოვნად იმოქმედა გაღივების ტესტის დროს გამოყენებულმა ულტრაბგერითი სიმძლავრის სხვადასხვა რეჟიმმა. ყველა ექსპერიმენტმა გამოიწვია ქერის თესლების გაღივების ზრდა ულტრაბგერით დაუმუშავებელ კონტროლთან შედარებით (ნახ. 1). მაქსიმალური საშუალო გაღივების დრო დაფიქსირდა 20% სიმძლავრის რეჟიმში, ხოლო მინიმალური საშუალო გაღივების დრო დაფიქსირდა 100% სიმძლავრის რეჟიმში (ნახ. 2).
უფრო მაღალი გაღივების მაჩვენებელი და მოსავლიანობა ულტრაბგერითი დამუშავებით
დადასტურებულია, რომ ულტრაბგერითი დამუშავება ასევე აძლიერებს ვაკეთის (ნოხუდის), ხორბლის, პომიდვრის, წიწაკის, სტაფილოს, ბოლოკის, სიმინდის, ბრინჯის, საზამთროს, მზესუმზირისა და ბევრი სხვა კულტურის თესლის გაღივებას.
ულტრაბგერითი აპარატურა
Hielscher Ultrasonics აწვდის საიმედო მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერით აპარატებს ლაბორატორიული, სამუშაო მაგიდის და სამრეწველო გამოყენებისთვის. თესლების პრაიმინგისა და მალტინგისთვის კომერციული მასშტაბით, გირჩევთ ჩვენს სამრეწველო ულტრაბგერით სისტემებს, როგორიცაა UIP2000hdT (2kW), UIP4000hdT (4kW), UIP10000 (10kW) ან UIP16000 (16kW). მრავალფეროვანი ნაკადური უჯრედის რეაქტორები და აქსესუარები ავსებს ჩვენს პროდუქციის ასორტიმენტს. ყველა Hielscher სისტემა უკიდურესად მდგრადია და შექმნილია 24/7 ექსპლუატაციისთვის.
ულტრაბგერითი მარცვლების პრიმინგისა და გაღივების შესამოწმებლად და ოპტიმიზაციისთვის, გთავაზობთ შესაძლებლობას ეწვიოთ ჩვენს სრულად აღჭურვილ ულტრაბგერით პროცესის ლაბორატორიასა და ტექნიკურ ცენტრს!
დაგვიკავშირდით დღესვე! სიამოვნებით განვიხილავთ თქვენს პროცესს თქვენთან!
UIP1000hdT
ულტრაბგერითი დამუშავებით
- გაჩქარებული გაღივება
- უფრო მაღალი მოსავლიანობა
დაგვიკავშირდით! / დაგვისვით!
ლიტერატურა/წყაროები
- გუსუსი, SJ; სამარა, NH; ალკუდაჰ, AM; Othman, MO (2010): კულტურების ოთხი სახეობის თესლის გაღივების გაძლიერება ულტრაბგერითი ტექნიკის გამოყენებით. ექსპერიმენტული სოფლის მეურნეობა, 46/02, 2010. 231-242.
- Nilsson, Frida (2009): ქერის ცილის შემადგენლობის შესწავლა ლუდის ხარშვის პროცესში SE-HPLC-ის გამოყენებით. სადიპლომო ნაშრომი კალმარის უნივერსიტეტში, სუფთა და გამოყენებითი საბუნებისმეტყველო მეცნიერებების სკოლაში, შვედეთი.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2008): ულტრაბგერითი ტალღების გამოყენება, როგორც პრაიმინგის ტექნიკა ქერის თესლის გაღივების დაჩქარებისა და გასაძლიერებლად: მეთოდის ოპტიმიზაცია ტაგუჩის მიდგომით. J. Inst. Brew. 114(1), 2008. 14-21.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2007): ულტრაბგერითი დამუშავების ეფექტურობა ქერის თესლის გაღივების სტიმულირებასა და მის ალფა-ამილაზას აქტივობაზე. International Journal of Biological, Biomolecular, Agriculture, Food and Biotechnological Engineering 1/10, 2007 წ.
ფაქტები ქერისა და მალტის შესახებ
მალტის დამზადების პროცესი
მალტის დამზადებისას მარცვლეული იღივებს და პროცესი სამ ეტაპს მოიცავს: დასველება, გაღივება და გამოშრობა. დასველებისას მარცვლებს ემატებათ წყალი, რაც აქტივირებს ფერმენტებს. ტრადიციული დასველება 1–2 დღეს გრძელდება. 1–2 დღის შემდეგ ქერის მარცვლები აღწევენ 40–45% წყლის შემცველობას. ამ ეტაპზე ქერი ამოიღება დასველების წყლიდან და იწყება გაღივება.
გაღივების დროს წარმოიქმნება ან აქტიურდება რამდენიმე ფერმენტი, რომლებიც შემდგომში, ტკბილის მომზადების პროცესში აუცილებელია. β-გლუკანები იშლება ენდო-β-1,4-გლუკანაზისა და ენდო-β-1,3-გლუკანაზის მიერ. ენდო-β-1,4-გლუკანაზა უკვე არსებობს ქერში, მაგრამ ენდო-β-1,3-გლუკანაზა მხოლოდ მალტშია. რადგან β-გლუკანები ქმნიან გელს და შესაბამისად შეიძლება გამოიწვიონ პრობლემები ფილტრაციის დროს, მალტში სასურველია β-გლუკანაზის მაღალი შემცველობა და β-გლუკანის დაბალი შემცველობა. გაღივების დროს სახამებლის შემცველობა მცირდება და შაქრის შემცველობა იზრდება, ხოლო სახამებელი იშლება α-ამილაზისა და β-ამილაზის მიერ. ქერში არ არის α-ამილაზა; ის წარმოიქმნება გაღივების დროს, ხოლო β-ამილაზა უკვე არსებობს ქერში. ცილებიც იშლება გაღივების დროს. პეპტიდაზები ცილების 35 – 40 %-ს ხსნად ნივთიერებებად შლიან. 5 – 6 დღის შემდეგ გაღივება სრულდება და სასიცოცხლო პროცესები წყდება ღუმელში გაშრობის შედეგად. ღუმელში გაშრობისას წყალი მოცილდება მალტში ცხელი ჰაერის გატარებით. ეს აჩერებს გაღივებასა და გარდაქმნებს, ხოლო მაილარდის რეაქციების შედეგად წარმოიქმნება ფერისა და გემოს განმსაზღვრელი ნაერთები.
ფერმენტები მალტის დამზადებისა და ლუდის ხარშვის პროცესში
ქერში სახამებლის ჰიდროლიზისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანი ფერმენტებია α-ამილაზა და β-ამილაზა, რომლებიც სახამებლის შაქრებად ჰიდროლიზს აკატალიზებენ. ამილაზა შლის პოლისაქარიდებს, კერძოდ სახამებელს, მალტოზამდე. β-ამილაზა გაღივებამდე არააქტიური ფორმით არსებობს, ხოლო α-ამილაზა და პროტეაზები გაღივების დაწყების შემდეგ ჩნდება. რადგან α-ამილაზას შეუძლია სუბსტრატის ნებისმიერ ადგილას მოქმედება, ის ჩვეულებრივ უფრო სწრაფად მოქმედებს, ვიდრე β-ამილაზა. β-ამილაზა აკატალიზებს მეორე α-1,4 გლიკოზიდური ბმის ჰიდროლიზს და ერთდროულად ჩამოაცილებს გლუკოზის ორ ერთეულს / მალტოზას.
სხვა ფერმენტები, როგორიცაა პროტეაზები, მარცვალში არსებულ ცილებს შლიან ისეთ ფორმებად, რომელთა გამოყენებაც საფუარს შეუძლია. იმის მიხედვით, თუ როდის ჩერდება მალტის დამზადების პროცესი, მიიღება სახამებლის / ფერმენტის სასურველი თანაფარდობა და დუღილისუნარიან შაქრებად ნაწილობრივ გარდაქმნილი სახამებელი. მალტი ასევე შეიცავს მცირე რაოდენობით სხვა შაქრებს, როგორიცაა საქაროზა და ფრუქტოზა, რომლებიც სახამებლის გარდაქმნის პროდუქტები არ არის და მარცვალში მანამდეც არსებობდა. დუღილისუნარიან შაქრებად შემდგომი გარდაქმნა ტკბილის მომზადების პროცესში ხდება.
სახამებლის ჰიდროლიზი
ფერმენტული ჰიდროლიზის დროს ფერმენტები აკატალიზებენ დაშაქრების პროცესს, რაც ნიშნავს, რომ ნახშირწყლები (სახამებელი) შემადგენელ შაქრის მოლეკულებად იშლება. ჰიდროლიზის შედეგად ენერგიის წყარო (სახამებელი) გარდაიქმნება შაქრებად, რომლებსაც ჩანასახი ზრდისთვის მოიხმარს.
ცილები ქერში
ქერი შეიცავს ცილების 8-დან 15%-მდე რაოდენობას. ქერის ცილები ძირითადად განსაზღვრავენ მალტისა და ლუდის ხარისხს. ხსნადი ცილები მნიშვნელოვანია ლუდის ქაფის შენარჩუნებისა და სტაბილურობისთვის.
არაბინოქსილანები და β-გლუკანი ქერში
არაბინოქსილანები და β-გლუკანი ხსნადი საკვები ბოჭკოებია. მალტის ექსტრაქტები შეიძლება შეიცავდეს დიდი რაოდენობით არაბინოქსილანებს, რამაც შეიძლება გაართულოს ფილტრაცია, რადგან ბლანტმა ექსტრაქტებმა შესაძლოა მნიშვნელოვნად შეამციროს ლუდის ხარშვის პროცესების ეფექტურობა. ლუდის ხარშვისას ქერში β-გლუკანის მაღალმა შემცველობამ შეიძლება გამოიწვიოს უჯრედის კედლების არასაკმარისი დაშლა, რაც თავის მხრივ აფერხებს ფერმენტების დიფუზიას, გაღივებასა და მარცვლის მარაგების მობილიზაციას და, შესაბამისად, ამცირებს მალტის ექსტრაქტის გამოსავლიანობას. ნარჩენმა β-გლუკანმა ასევე შეიძლება გამოიწვიოს ძლიერ ბლანტი ტკბილის წარმოქმნა, რაც ლუდსახარშში ფილტრაციის პრობლემას ქმნის; მას ასევე შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს ლუდის მომწიფების პროცესში და გამოიწვიოს გაცივებისას შემღვრევა. არაბინოქსილანები გვხვდება ქერის, შვრიის, ხორბლის, ჭვავის, სიმინდის, ბრინჯის, სორგოსა და ფეტვის უჯრედის კედლებში. როგორც არაბინოქსილანების, ისე β-გლუკანის ექსტრაქციის უნარი მნიშვნელოვნად იზრდება ულტრაბგერითი დამუშავების შედეგად.
ანტიოქსიდანტები ქერში
ქერი შეიცავს 50-ზე მეტ პროანთოციანიდინს, მათ შორის ოლიგომერულ და პოლიმერულ ფლავან-3-ოლს, კატეჩინს და გალოკატეჩინს. დიმერული პროანთოციანიდინი B3 და პროციანიდინი B3 არის ყველაზე გავრცელებული ქერში.
ანტიოქსიდანტები ცნობილია თავიანთი უნარით შეაფერხონ ან თავიდან აიცილონ ჟანგვის რეაქციები და ჟანგბადის თავისუფალი რადიკალების რეაქციები, რაც მათ მნიშვნელოვანს ხდის მალტის წარმოებისა და ლუდის დასამზადებელი პროცესისთვის. ანტიოქსიდანტები (მაგ. სულფიტები, ფორმალდეჰიდი, ასკორბატი) გამოიყენება როგორც დანამატები ლუდის დასამზადებელი პროცესის დროს ლუდის გემოს სტაბილურობის გასაუმჯობესებლად. ლუდში ფენოლური ნაერთების დაახლოებით 80% მიღებულია ქერის მალტიდან.