Malting cu ultrasunete și germinarea malțului
- Maltingul este un proces consumator de timp: înmuierea și hidratarea semințelor de cereale necesită mult timp și obține rezultate în mare parte inegale.
- Prin ultrasonication, viteza de germinare, rata și randamentul orzului pot fi îmbunătățite semnificativ.
Producția de malț
Malțul / boabele malțate sunt utilizate pe scară largă pentru a face bere, whisky, shake-uri malțate, oțet de malț, precum și aditiv alimentar. În timpul procesului de malțificare, boabele uscate (de exemplu, orzul) sunt înmuiate în apă pentru a începe germinarea. În timpul germinării, enzimele existente sunt eliberate, se produc noi enzime, iar pereții celulelor endospermului sunt rupți pentru a elibera conținutul celular, precum și pentru a descompune o parte din proteinele stocate în aminoacizi. Când a fost atins un anumit grad de germinare, procesul de germinare este oprit printr-un proces de uscare. Prin malțificarea boabelor, enzimele – și anume α-amilaza și β-amilaza – necesare pentru modificarea amidonului cerealelor în zaharuri sunt dezvoltate. Diferitele tipuri de zahăr includ glucoza monozaharidică, maltoza dizaharidică, maltotrioza trizaharidă și zaharurile superioare numite maltodextrine. Înmuierea și germinarea cerealelor este destul de consumatoare de timp, având în vedere că înmuierea durează 1-2 zile, iar germinarea durează încă 4-6 zile. Acest lucru face ca producția de malț să fie consumatoare de timp și costisitoare.
Orz germinativ
Malting îmbunătățit ultrasonically
Soluția: Sonicare
- Sonicare îmbunătățește capacitatea de germinare și viteza boabelor de orz.
Efectele ultrasunetelor:
- Înmuiere mai rapidă și mai bună
- Germinare mai rapidă
- Germinare mai completă
- Activarea enzimelor
- rată mai mare de extracție
- Malț de înaltă calitate
Aceste efecte inițiate ultrasonically sunt cauzate de o activitate enzimatică îmbunătățită și microfisuri induse de Cavitație cu ultrasunete pe semințe. Boabele de orz pot absorbi mai multă apă într-o perioadă mai scurtă de timp, ceea ce duce la o Hidratare îmbunătățită din semințe. O hidratare rapidă și chiar germinarea sunt importante pentru o bună calitate a malțului, deoarece semințele negerminate sunt predispuse la leziuni bacteriene și fungice.
Maltingul este un proces complex care implică multe enzime; Cele mai importante sunt α-amilaza, β-amilaza, α-glucozidaza și dextrina limită. În timpul malțului, orzul suferă un proces natural incomplet de germinare care implică o serie de degradări enzimatice ale endospermului miezului de orz. Ca urmare a acestei degradări enzimatice, pereții celulelor endospermului sunt degradați, iar granulele de amidon sunt eliberate din matricea endospermului în care sunt încorporate. Ultrasonics activează enzimele și îmbunătățește rata de extracție a materialului intracelular, de exemplu, amidon, proteine. Moleculele de arabinoxilan tind să formeze agregate macromoleculare în soluțiile diluate de polizaharide. Ultrasonication ajută la reducerea agregatelor de polizaharide în mod eficient. Prin degradarea amidonului polizaharidic se produc carbohidrați fermentabili. Astfel de carbohidrați sunt transformați în alcool în etapa de fermentare a fabricării berii.
Toate aceste efecte cu ultrasunete asupra proceselor biochimice în timpul malțării au ca rezultat un timp de germinare mai scurt și un rata de germinare / randament mai mare. Scurtarea perioadei de germinare are ca rezultat Beneficii comerciale pentru industria malțului și a berii.
Yaldagard et al. (2008) a arătat că ultrasunetele “are potențialul de a fi utilizat în procesele de malțificare ca metodă de tratare a semințelor pentru a reduce perioada de germinare și pentru a îmbunătăți procentul de germinare totală.”
Germinare mai rapidă prin sonicare
Protocol cu ultrasunete de amorsare a semințelor de orz
Semințe de orz Hordeum vulgare (conținut de umiditate 9%; păstrat la temperatura camerei timp de 3 luni după recoltare)
Dispozitiv cu ultrasunete UP200H (200W, 24kHz) echipat cu sonotrode S3 (formă radială, diametru 3mm, adâncime max. imersie 90mm)
Protocol:
Vârful pâlniei a fost scufundat cu aproximativ 9 mm în soluția de proces constând în apă și semințe de orz. Toate experimentele au fost efectuate pe probe (10 g semințe de orz) dispersate în 80 ml de apă de la robinet cu sonicare directă (sistem de sonde) la o putere de intrare de 20, 60, și 100%, cu agitare suplimentară sau agitare. Acest lucru a fost folosit pentru a evita undele staționare sau formarea de regiuni libere solide pentru o distribuție uniformă a undelor ultrasonice. Dispozitivul cu ultrasunete a fost setat la modul de pulsație, folosind un control al ciclului de funcționare, pentru a reduce formarea radicalilor liberi. Ciclul a fost stabilit la 50% pentru toate experimentele. Soluția a fost procesată la o temperatură constantă de 30 ° C timp de 5, 10 și 15 min. [Yaldagard et al. 2008]
Rezultatele:
Tratamentele cu ultrasunete au ca rezultat o hidratare mai mare și germinare mai rapidă într-un timp mai scurt.
Cea mai mare germinare a semințelor (aproximativ 100%) a fost înregistrată la setarea puterii de 100%. Pentru semințele sonicated pentru 5, 10, și 15 min la putere maximă (100% setarea puterii dispozitivului), rata de germinare a fost crescută de la ~ 93.3% (semințe non-sonicated) la 97.2%, 98% și 99.4%, respectiv. Aceste rezultate pot fi atribuite efectelor mecanice datorate cavitației induse ultrasonically creșterea absorbției apei de către pereții celulari. Sonicare îmbunătățește transferul de masă și facilitează pătrunderea apei prin peretele celular în interiorul celulei. Colapsul bulelor de cavitație în apropierea pereților celulari perturbă structura celulară și permite un transfer bun de masă datorită jeturilor lichide cu ultrasunete.
Metoda a redus considerabil timpul necesar pentru inițierea germinării semințelor. Rădăcinile părului au apărut mai repede în probele tratate și au crescut abundent în comparație cu semințele non-sonicate. Atunci când se utilizează orz tratate ca mai sus, perioada de germinare a fost scurtată la 4 până la 5 zile (în funcție de puterea cu ultrasunete și timpul de expunere) de la cele obișnuite 7 zile. În plus, timpul mediu de germinare a scăzut de la 6,66 zile pentru setarea puterii de 20% la 4,04 zile pentru setarea puterii cu ultrasunete de 100% după un timp de procesare de 15 min. Analiza datelor rezultate indică faptul că amploarea germinării și timpul mediu de germinare au fost afectate semnificativ de diferitele setări de putere cu ultrasunete în timpul testului de germinare. Toate experimentele au dus la germinarea crescută a semințelor de orz în comparație cu controlul non-sonicat (Fig. 1). Timpul mediu maxim de germinare a fost înregistrat pentru setarea puterii de 20%, iar timpul mediu minim de germinare a fost înregistrat pentru setarea puterii de 100% (Fig. 2).
Rata de germinare mai mare și randamentul cu ultrasunete
Sonicare este, de asemenea, dovedit pentru a spori germinarea semințelor de năut, grâu, roșii, piper, morcov, ridiche, porumb, orez, pepene verde, floarea-soarelui și multe altele.
Echipamente cu ultrasunete
Hielscher Ultrasonics furnizează ultrasonicators fiabile de mare putere pentru laborator, banc-top și uz industrial. Pentru amorsarea semințelor și malțificarea la scară comercială, vă recomandăm sistemele noastre industriale cu ultrasunete, ar fi UIP2000hdT (2kW), UIP4000hdT (4kW), UIP10000 (10kW) sau UIP16000 (16kW). Reactoarele cu celule de flux multiple și accesoriile completează gama noastră de produse. Toate sistemele Hielscher sunt extrem de robuste și construite pentru funcționarea 24/7.
Pentru a testa și optimiza amorsarea semințelor cu ultrasunete și germinarea, vă oferim posibilitatea de a vizita laboratorul nostru de proces cu ultrasunete complet echipat și centrul tehnic!
Contactați-ne astăzi! Suntem bucuroși să discutăm procesul dvs. cu dvs.!
UIP1000hdT
Ultrasonics
- Germinarea accelerată
- Randament mai mare
Contactează-ne! / Întreabă-ne!
Literatură/Referințe
- Goussous, S. J .; Samara, N. H.; Alqudah, A. M.; Othman, M. O. (2010): Îmbunătățirea germinării semințelor a patru specii de culturi folosind o tehnică cu ultrasunete. Agricultura experimentală, 46/02, 2010. 231-242.
- Nilsson, Frida (2009): Un studiu al compoziției proteinelor din orz în timpul procesului de fabricare a berii folosind SE-HPLC. Proiectul de diplomă funcționează la Universitatea din Kalmar, Școala de Științe Naturale Pure și Aplicate, Suedia.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2008): Aplicarea undelor ultrasonice ca tehnică de amorsare pentru accelerarea și îmbunătățirea germinării semințelor de orz: optimizarea metodei prin abordarea Taguchi. J. Inst. Brew. 114(1), 2008. 14-21.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2007): Eficacitatea tratamentului cu ultrasunete asupra stimulării germinării semințelor de orz și a activității sale alfa-amilazei. Jurnalul Internațional de Inginerie Biologică, Biomoleculară, Agricolă, Alimentară și Biotehnologică 1/10, 2007.
Informații despre orz & malț
Procesul de fabricare a malțului
În malțificare, boabele de cereale germinează și implică trei etape: înmuiere, germinare și coacere. În timpul înmuierii, se adaugă apă la boabe care activează enzimele. Înmuierea convențională durează 1-2 zile. După 1-2 zile, boabele de orz au atins un conținut de apă de 40-45%. În acest moment, orzul este îndepărtat din apa de înmuiere și începe germinarea.
În timpul germinării se formează sau se activează mai multe enzime, care mai târziu în procesul de măcinare sunt esențiale. β-glucanii sunt descompuși de endo-β-1,4-glucanază și endo-β-1,3-glucanază. Endo-β-1,4-glucanaza este deja prezentă în orz, dar endo-β-1,3-glucanaza este prezentă numai în malț. Deoarece β-glucanii formează gel și, prin urmare, pot dezvolta probleme în filtrare, un conținut ridicat de β-glucanază și un conținut scăzut de β-glucan sunt de dorit în malț. Conținutul de amidon scade și conținutul de zahăr crește în timpul germinării, iar amidonul este degradat de α-amilaza și β-amilaza. Nu există α-amilaza prezentă în orz; Este produsă în timpul germinării, în timp ce β-amilaza este deja prezentă în orz. Proteinele sunt, de asemenea, degradate în timpul germinării. Peptiazele degradează 35-40% din proteine în material solubil. După 5 până la 6 zile, germinarea este finalizată și procesele sale de viață sunt inactivate prin coacere. În cuptor, apa este îndepărtată prin trecerea aerului fierbinte prin malț. Acest lucru oprește germinarea și modificările, iar compușii de culoare și aromă se formează prin reacții Maillard.
Enzimele din malț & Procesul de fabricare a berii
Cele mai importante enzime pentru hidroliza amidonului din orz sunt enzimele α-amilazei și β-amilazei care catalizează hidroliza amidonului în zaharuri. Amilaza degradează polizaharidele, și anume amidonul, în maltoză. β-amilaza este prezentă într-o formă inactivă înainte de germinare, în timp ce α-amilaza și proteazele apar odată ce germinarea a început. Deoarece α-amilaza poate acționa oriunde pe substrat, tinde să acționeze mai rapid decât β-amilaza. β-amilaza catalizează hidroliza celei de-a doua legături glicozidice α-1,4, scindând simultan două unități de glucoză / maltoză.
Alte enzime, cum ar fi proteazele, descompun proteinele din cereale în forme care pot fi utilizate de drojdie. În funcție de momentul în care procesul de malțificare este oprit, se obține un raport preferat amidon / enzime și amidonul parțial transformat în zaharuri fermentabile. Malțul conține, de asemenea, cantități mici de alte zaharuri, cum ar fi zaharoza și fructoza, care nu sunt produse de modificare a amidonului, dar erau deja în cereale. Conversia ulterioară în zaharuri fermentabile se realizează în timpul procesului de măcinare.
Hidroliza amidonului
În timpul hidrolizei enzimatice, enzimele catalizează procesul de zaharificare, ceea ce înseamnă că carbohidrații (amidonul) sunt descompuși în moleculele de zahăr componente. Prin hidroliză, resursa energetică (amidonul) este transformată în zaharuri care sunt consumate de germen pentru creștere.
Proteinele din orz
Orzul are un conținut de proteine de 8 până la 15%. Proteinele din orz contribuie în mod esențial la calitatea malțului și a berii. Proteinele solubile sunt importante pentru retenția și stabilitatea capului berii.
Arabinoxiani și β-glucan în orz
Arabinoxianii și β-glucanul sunt fibre dietetice solubile. Extractele de malț pot conține niveluri ridicate de arabinoxilani, care pot provoca dificultăți în timpul filtrării, deoarece extractele vâscoase pot deteriora semnificativ performanța proceselor de fabricare a berii. Pentru procesul de fabricare a berii, un conținut ridicat de β-glucan în orz poate duce la degradarea insuficientă a pereților celulari, ceea ce, la rândul său, împiedică difuzia enzimelor, germinarea și mobilizarea rezervelor de kernel și, prin urmare, reduce extractul de malț. Rezidualul β-glucan poate duce, de asemenea, la must foarte vâscos, dând naștere unei probleme de filtrare în fabrică și poate participa la maturarea berii, provocând ceață rece. Arabinoxilanii se găsesc în pereții celulari ai orzului, ovăzului, grâului, secarei, porumbului, orezului, sorgului și meiului. Extractabilitatea atât a arabinoxilanilor, cât și a β-glucanului sunt semnificativ crescute prin sonicare.
Antioxidanții din orz
Orzul conține mai mult de 50 de proantocianidine, inclusiv flavan-3-ol oligomeric și polimeric, catechină și gallocatechin. Proantocianina Dimeric B3 și procianidina B3 sunt cele mai abundente din orz.
Antioxidanții sunt cunoscuți pentru capacitatea lor de a întârzia sau preveni reacțiile de oxidare și reacțiile radicalilor liberi de oxigen, ceea ce le face importante în procesul de malțificare și fabricare a berii. Antioxidanții (de exemplu, sulfiți, formaldehidă, ascorbat) sunt utilizați ca aditivi în procesul de fabricare a berii pentru a îmbunătăți stabilitatea aromei berii. Aproximativ 80% din compușii fenolici din bere sunt derivați din malț de orz.