Hielscher tecnologia de ultra-som

Malting ultra-sônico e germinação do malte

 

  • Malting é um processo demorado: a imersão e hidratação das sementes de grãos tem um monte de tempo e alcança resultados principalmente irregulares.
  • Por ultra-sons, a velocidade de germinação, a taxa e o rendimento de cevada pode ser significativamente melhorada.

 

 

Produção de malte

Malt / cereais maltados é amplamente usado para fazer cerveja, uísque, shakes maltados, vinagre de malte, bem como aditivo alimentar. Durante o processo de maltagem do grão seco (por exemplo cevada) é embebida em água para iniciar a germinação. Durante a germinação enzimas existentes são libertados, novas enzimas são produzidas, e nas paredes celulares de endosperma são partidos para libertar os seus conteúdos celulares, bem como para quebrar algumas da proteína armazenada em aminoácidos. Quando foi alcançado um certo grau de germinação, o processo de germinação é interrompida por um processo de secagem. Por grãos de maltagem, as enzimas – nomeadamente α-amilase e β-amilase – necessário para modificar os amidos do grão em açúcares são desenvolvidos. Os vários tipos de açúcar incluem o monossacarídeo glicose, a maltose dissacarídeo, a maltotriose trissac�ido e açúcares superiores chamados maltodextrinas. A maceração e germinação do grão é bastante, considerando que a maceração leva 1-2 dias demorado ea germinação leva adicionais 4-6 dias. Isso faz com que a produção de malte demorado e caro.

Sonicação melhora a capacidade de germinação

germinando cevada

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Ultra-som melhorado Malting

A Solução: sonicação

  • Sonicação melhora a capacidade e velocidade de germinação de grãos de cevada.

Os efeitos de ultra-som:

  • Mais rápido e melhor imersão
  • A germinação mais rápida
  • Germinação mais completa
  • Ativação de enzimas
  • Maior taxa de extração
  • Malt alta qualidade

Estes efeitos de ultra-sons iniciadas são causadas por uma actividade enzimática melhorada e micro fissuras induzida pela cavitação ultra-sônica sobre a semente. O grão de cevada pode absorver mais água em um curto período de tempo, levando a uma significativa hidratação melhorada das sementes. A hidratação rápida e até mesmo a germinação são importantes para uma boa qualidade de malte desde sementes não germinadas são propensas a danos de bactérias e fungos.
Malter é um processo complexo que envolve muitas enzimas; importantes são a-amilase, β-amilase, α-glucosidase e limite dextrina. Durante a maltagem, a cevada sofre um processo de germinação natural incompleto que envolve uma série de degradações enzimáticas do endosperma da semente de cevada. Como resultado desta degradação enzimática, as paredes das células endospermas são degradadas e os grânulos de amido são liberados a partir da matriz do endosperma em que estão incorporados. O ultra-som ativa enzimas e melhora a taxa de extração do material intracelular, por exemplo, amido, proteínas. As moléculas de arabinoxilano tendem a formar agregados macromoleculares nas soluções diluídas de polissacarídeos. A ultra-sonografia ajuda a reduzir eficazmente os agregados de polissacarídeos. Pela degradação do amido de polissacarídeos, são produzidos carboidratos fermentáveis. Tais carboidratos são convertidos em álcool no passo de fermentação da fabricação de cerveja.

Todos estes efeitos ultra-som sobre os processos bio-químicas durante a maltagem resultado em um tempo de germinação mais curto e uma maior taxa de germinação / rendimento. Encurtamento do período de germinação resulta em significativo benefícios comerciais para a indústria de malte e cerveja.

Yaldagard et al. (2008) demonstrou que a ultra-sons “tem o potencial para ser usado em processos de malte, como um método de tratamento de sementes para reduzir o período de germinação e melhorar a percentagem de germinação total.”

Yaldagard et al. 2008 investigou a germinação ultra-som melhorado de sementes de cevada.

Mais rápido germinação por sonicação

Ultrasonic Barley Semente Protocolo Priming

Material:
cevada Hordeum vulgare (9% de teor de humidade; armazenados a temperatura ambiente durante 3 meses após a colheita)
Ultra-sons dispositivo UP200H (200W, 24 kHz) equipado com sonotrodo S3 (forma radial, 3 mm de diâmetro, máx. A profundidade de imersão 90 milímetros)

Protocolo:
A ponta do chifre foi imerso aprox. 9 mm na solução do processo consistindo nas sementes de água e cevada. Todas as experiências foram realizadas em amostras (10 g de sementes de cevada) dispersas em 80 mL de água da torneira com sonicação direta (sistema de sondagem) em uma entrada de potência de 20, 60 e 100%, com agitação ou agitação adicional. Isto foi empregado para evitar ondas estacionárias ou a formação de regiões livres sólidas para uma distribuição uniforme das ondas ultra-sônicas. O dispositivo ultra-sônico foi configurado para o modo de pulsação, usando um controle do ciclo de trabalho, a fim de reduzir a formação de radicais livres. O ciclo foi ajustado em 50% para todas as experiências. A solução foi processada a uma temperatura constante de 30 ° C durante 5, 10 e 15 min. [Yaldagard et al. 2008]

Resultados:
Os tratamentos de ultra-sons resulta na mais elevada e hidratação mais rápida germinação em tempo mais curto.
A germinação de sementes mais alta (aproximadamente 100%) foi registrada na configuração de energia de 100%. Para as sementes sonicadas por 5, 10 e 15 min a plena potência (100% de ajuste de energia do dispositivo), a taxa de germinação aumentou de ~ 93,3% (sementes não-sonicadas) para 97,2%, 98% e 99,4% respectivamente. Estes resultados podem ser atribuídos a efeitos mecânicos devido a cavitação induzida por ultra-som aumentando a absorção de água pelas paredes celulares. A sonicação aumenta a transferência de massa e facilita a penetração de água através da parede celular no interior da célula. O colapso das bolhas de cavitação perto das paredes celulares interrompe a estrutura da célula e permite uma boa transferência de massa devido aos jatos de líquidos ultra-sônicos.
O método reduziu consideravelmente o tempo necessário para iniciar a germinação de sementes. As raízes do cabelo apareceram mais rapidamente nas amostras tratadas e cresceram abundantemente em comparação com as sementes não-sonicadas. Ao usar cevada tratada como acima, o período de germinação foi reduzido para 4 a 5 dias (dependendo da potência ultra-sônica e tempo de exposição) dos 7 dias habituais. Além disso, o tempo de germinação médio diminuiu de 6,66 dias para a configuração de energia de 20% para 4,04 dias para a configuração de energia ultra-sônica de 100% após um tempo de processamento de 15 min. A análise dos dados resultantes indica que a extensão da germinação e o tempo médio de germinação foram significativamente afetados pelas diferentes configurações de energia ultra-sônica durante o teste de germinação. Todas as experiências resultaram em germinação aumentada das sementes de cevada em comparação com o controle não-sonicado (Fig. 1). O tempo médio de germinação médio foi registrado para a configuração de potência de 20% e o tempo médio mínimo de germinação foi gravado para a configuração de 100% de energia (Fig. 2).

Um rendimento mais elevado por maltagem de ultra-sons.

Maior taxa de germinação e rendimento com ultra-sons

A sonicação é também provou melhorar a germinação de sementes de grão, trigo, tomate, pimento, cenoura, nabo, milho, arroz, melancia, girassol e muitos outros.

Equipamento ultra-som

Hielscher Ultrasonics fornece ultrasonicators alta energia confiável para laboratório, de bancada e uso industrial. Para o condicionamento fisiológico de sementes e de malte em escala comercial, recomendamos que nossos sistemas ultra-sônicos industriais, tais como o UIP2000hdT (2 kW), UIP4000hdT (4 kW), UIP10000 (10kW) ou UIP16000 (16kW). reatores de célula de fluxo múltiplas e acessórios completar a nossa gama de produtos. Todos os sistemas Hielscher são extremamente robustos e construídos para operação 24/7.
Para testar e otimizar o condicionamento fisiológico de sementes de ultra-som e germinação, oferecemos-lhe a possibilidade de visitar o nosso laboratório de processo totalmente equipada ultra-som e centro técnico!
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Melhoria da germinação por
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  • germinação acelerada
  • maior rendimento

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Literatura / Referências



Fatos sobre Barley & Malte

O processo de maltagem

Na maltagem, o grão de cereais germina e envolve três etapas: imersão, germinação e cozimento. Durante o mergulho, adiciona-se água aos grãos que ativam as enzimas. O estiramento convencional demora 1-2 dias. Após 1-2 dias, os grãos de cevada atingiram um teor de água de 40-45%. Neste ponto, a cevada é removida da água de imersão e começa a germinação.
Durante a germinação, várias enzimas são formadas ou ativadas, o que mais tarde é o processo de trituração. Os β-glucanos são discriminados por endo-p-1,4-glucanase e endo-p-1,3-glucanase. Endo-β-1,4-glucanase já está presente na cevada, mas a endo-β-1,3-glucanase está presente apenas no malte. Uma vez que os β-glucanos são formados por gel e, deste modo, podem ter problemas de curso na filtração, um elevado teor de β-glucanase e um baixo teor de β-glucano são desejáveis ​​em malte. O teor de amido diminui e o teor de açúcar aumenta durante a germinação e o amido é degradado pela α-amilase e β-amilase. Não há α-amilase presente na cevada; é produzido durante a germinação, enquanto que a β-amilase já está presente na cevada. As proteínas também são degradadas durante a germinação. As peptidases degradam 35 - 40% das proteínas em material solúvel. Após 5 a 6 dias, a germinação é completada e seus processos de vida são inativados por meio de cozimento. Ao limpar, a água é removida passando ar quente através do malte. Isso impede a germinação e modificações, e os compostos de cor e sabor são formados pelas reações de Maillard.

Enzimas no malte & Processo de fabricação de cerveja

As enzimas mais importantes para a hidrólise do amido da cevada são os enzimas α-amilase e β-amilase que catalisam a hidrólise de amido em açúcares. A amilase degrada polissacáridos, ou seja, o amido, a maltose. β-amilase está presente numa forma inactiva antes da germinação, enquanto α-amilase e proteases aparecer uma vez germinação tenha começado. Desde α-amilase pode actuar em qualquer lugar sobre o substrato, ela tende a ser mais rápida de acção do que o p-amilase. β-amilase catalisa a hidrólise da segunda ligação glicosídica α-1,4, clivagem de duas unidades de glucose / maltose de uma só vez.
Outros enzimas, tais como proteases, quebram as proteínas do grão em formas que podem ser utilizados por fermento. Dependendo de quando o processo de maltagem é parado, obtém-se uma proporção de amido / enzima preferido e amido parcialmente convertido em açúcares fermentáveis. Malte também contém pequenas quantidades de outros açúcares, tais como sacarose e frutose, que não são produtos de modificação do amido, mas estavam já no grão. Além disso a conversão de açúcares fermentáveis ​​é alcançado durante o processo de maceração.

hidrólise de amido

Durante a hidrólise enzimática, as enzimas catalisam o processo de sacarificação, o que significa que os hidratos de carbono (amido) são divididas em moléculas de açúcar seus componentes. Por hidrólise, a fonte de energia (amido) é convertido em açúcares que são consumidos pelo germe para o cultivo.

Proteínas em Barley

Cevada tem um teor proteico de 8 a 15%. proteínas de cevada contribuem essencialmente para a qualidade do malte e cerveja. proteínas solúveis são importantes para a retenção de cabeça cerveja e estabilidade.

Arabinoxilanos e β-glucana em Cevada

Arabinoxilanos e β-glucano são fibras dietéticas solúveis. Os extratos de malte podem conter altos níveis de arabinoxilanos que podem causar dificuldades durante a filtração, uma vez que os extratos viscosos podem deteriorar significativamente o desempenho dos processos de fabricação. Para o processo de fabricação de cerveja, um alto teor de β-glucano na cevada pode levar a uma degradação insuficiente das paredes celulares, o que por sua vez dificulta a difusão das enzimas, a germinação e a mobilização das reservas do núcleo e, portanto, reduz o extrato de malte. O β-glucano residual também pode levar a uma mosca altamente viscosa, dando origem a um problema de filtração na cervejaria, e pode participar do amadurecimento da cerveja, causando neblina. Os arabinoxilanos são encontrados nas paredes celulares de cevada, aveia, trigo, centeio, milho, arroz, sorgo e milheto. A extractibilidade de arabinoxilanos e β-glucano é significativamente aumentada por sonicação.

Antioxidantes em Barley

Cevada contém mais de 50 proantocianidinas, incluindo oligomérico e polimérico flavan-3-ol, catequina, e galocatequina. Dimérica B3 proanthocyanin e B3 procyanidin são os mais abundantes na cevada.
Os antioxidantes são conhecidos pela sua capacidade de atrasar ou evitar reacções de oxidação e de oxigénio livre reacções de radicais, o que os torna importante no processo de maltagem e produção de cerveja. Antioxidantes (por exemplo, sulfitos, formaldeído, ascorbato) são utilizados como aditivos no processo de fabricação de cerveja a fim de melhorar a estabilidade do sabor da cerveja. Cerca de 80% dos compostos fenólicos na cerveja são derivados de malte de cevada.