Ультразвуковое мальтирование и орастанивание солода
- Солод является трудоемким процессом: вымачивание и гидратация семян зерна занимает много времени и достигает в основном неравномерных результатов.
- С помощью ультразвука скорость прорастания, скорость и урожайность ячменя могут быть значительно улучшены.
Производство солода
Солод / солодовое зерно широко используется для приготовления пива, виски, солодовых коктейлей, солодового уксуса, а также пищевой добавки. Во время процесса солода высушенное зерно (например, ячмень) пропитывается водой, чтобы начать прорастание. Во время прорастания выделяются существующие ферменты, производятся новые ферменты, а стенки эндосперма нарушаются, чтобы высвобождать содержимое их клеток, а также разрушать часть накопленного белка в аминокислоты. Когда достигается определенная степень прорастания, процесс прорастания останавливается путем сушки. С помощью солодов, ферментов – а именно α-амилазу и β-амилазу – необходимые для модификации крахмалов зерна в сахара. Различные типы сахара включают моносахаридную глюкозу, дисахарид мальтозу, трисахарид мальтотриозу и более высокие сахара, называемые мальтодекстринами. Замачивание и прорастание зерна довольно трудоемки, учитывая, что замачивание занимает 1-2 дня, а прорастание занимает дополнительные 4-6 дней. Это делает производство солода трудоемким и дорогостоящим.
Прорастающий ячмень
Ультразвуковое улучшение соления
Решение: ультразвуковое исследование
- Ультразвук улучшает прорастание и скорость зерен ячменя.
Эффект ультразвука:
- Быстрее и лучше впитывать
- Быстрое прорастание
- Более полное прорастание
- Активация ферментов
- Более высокая скорость извлечения
- Высококачественный солод
Эти ультразвуковые эффекты вызваны улучшенной ферментативной активностью и микротрещинами, вызванными Ультразвуковая кавитация на семена. Зерно ячменя может поглощать больше воды за более короткий период времени, что приводит к значительному улучшенная гидратация из семян. Быстрая гидратация и даже прорастание важны для хорошего качества солода, так как незамерзающие семена склонны к бактериальному и грибному повреждению.
Malting - сложный процесс, который включает много ферментов; важными являются α-амилаза, β-амилаза, α-глюкозидаза и лимитирующий декстрин. При солоде ячмень подвергается неполному процессу естественной проращивания, который включает серию деградации ферментов эндосперма ядра ячменя. В результате этой деградации фермента, стенки эндосперма разрушаются, а гранулы крахмала высвобождаются из матрицы эндосперма, в который они встроены. Ultrasonics активирует ферменты и улучшает скорость экстракции внутриклеточного материала, например крахмала, белков. Молекулы Arabinoxylan имеют тенденцию образовывать макромолекулярные агрегаты в разбавленных растворах полисахарида. Ультразвук помогает эффективно уменьшить агрегаты полисахаридов. При деградации полисахаридного крахмала образуются ферментируемые углеводы. Такие углеводы превращаются в спирт на стадии ферментации производства пива.
Все эти ультразвуковые эффекты на биохимические процессы во время солодки приводят к более короткое время прорастания и более высокая скорость прорастания / выход, Сокращение периода прорастания приводит к значительным коммерческие выгоды для солодовенной и пивоваренной промышленности.
Yaldagard et al. (2008) показал, что ультразвук “имеет потенциал для использования в процессах солодки как метод обработки семян для уменьшения периода прорастания и улучшения процентной доли всхожести.”
Более быстрое прорастание ультразвуком
Ультразвуковой протокол перфорации семян ячменя
Семена ячменя Hordeum вульгаре (Влажность 9%, хранили при комнатной температуре в течение 3 месяцев после сбора урожая)
Ультразвуковое устройство UP200H (200 Вт, 24 кГц) оснащено сонотродом S3 (радиальная форма, диаметр 3 мм, максимальная глубина погружения 90 мм)
Протокол:
Кончик рожка был погружен ок. 9 мм в технологический раствор, состоящий из семян воды и ячменя. Все эксперименты проводились на образцах (10 г семян ячменя), диспергированных в 80 мл водопроводной воды с прямым ультразвуком (зонд) при мощности 20, 60 и 100% при дополнительном перемешивании или встряхивании. Это использовалось для того, чтобы избежать стоячих волн или образования твердых свободных областей для равномерного распределения ультразвуковых волн. Ультразвуковое устройство было настроено на режим пульсации, используя управление рабочим циклом, чтобы уменьшить образование свободных радикалов. Цикл был установлен на 50% для всех экспериментов. Раствор обрабатывали при постоянной температуре 30 ° С в течение 5, 10 и 15 мин. [Yaldagard et al. 2008]
Результаты:
Ультразвуковая обработка приводит к более высокой гидратации и более быстрой прорастанию за более короткое время.
Наивысшая прорастание семян (приблизительно 100%) регистрировалось при 100% -ной настройке мощности. Для семян, обработанных ультразвуком в течение 5, 10 и 15 мин при полной мощности (100% -ная настройка мощности устройства), скорость прорастания была увеличена с ~ 93,3% (без обработки ультразвуком семян) до 97,2%, 98% и 99,4% соответственно. Эти результаты могут быть объяснены механическими эффектами, вызванными ультразвуковой кавитацией, увеличивающей поглощение воды стенками клеток. Обработка ультразвуком увеличивает перенос массы и облегчает проникновение воды через стенку клетки в внутреннюю часть ячейки. Коллапс кавитационных пузырьков вблизи клеточных стенок разрушает структуру ячейки и обеспечивает хороший перенос массы из-за ультразвуковых струй жидкости.
Метод значительно сократил время, необходимое для инициирования прорастания семян. Корни волос появились быстрее в обработанных образцах и выросли в изобилии по сравнению с неочищенными руками семенами. При использовании ячменя, обработанного, как указано выше, период прорастания сокращался до 4-5 дней (в зависимости от мощности ультразвука и времени воздействия) от обычных 7 дней. Кроме того, среднее время всхожести уменьшилось с 6,66 дней для установки мощности 20% до 4,04 дня для установки ультразвуковой мощности 100% после времени обработки 15 минут. Анализ полученных данных указывает на то, что степень прорастания и среднее время всхожести существенно повлияли на различные параметры ультразвуковой мощности во время испытания на прорастание. Все эксперименты привели к увеличению прорастания семян ячменя по сравнению с контролем без ультразвука (рис.1). Максимальное среднее время прорастания регистрировалось для 20% -ной настройки мощности, а минимальное среднее время всхожести регистрировалось для 100% -ной настройки мощности (рис.2).
Более высокая скорость прорастания и выход с помощью ультразвука
Также доказано, что ультразвуковое исследование повышает прорастание семян нута, пшеницы, томатов, перца, моркови, редиса, кукурузы, риса, арбуза, подсолнечника и многих других.
Ультразвуковое оборудование
Hielscher Ultrasonics поставляет надежные ультразвуковые приборы высокой мощности для лабораторного, настольного и промышленного использования. Для заправки семян и солода в промышленном масштабе мы рекомендуем вам наши промышленные ультразвуковые системы, такие как UIP2000hdT (2кВт), UIP4000hdT (4кВт), UIP10000 (10 кВт) или UIP16000 (16 кВт). Многокомпонентные реакторы и аксессуары дополняют наш ассортимент. Все системы Hielscher чрезвычайно надежны и созданы для круглосуточной работы.
Чтобы проверить и оптимизировать грунтовку ультразвука и прорастание семян, мы предлагаем вам возможность посетить наш полностью оборудованный ультразвуковой технологический центр и технический центр!
Свяжитесь с нами сегодня! Мы рады обсудить с вами процесс!
UIP1000hdT
ультраакустика
- Ускоренное прорастание
- более высокий урожай
Свяжитесь с нами! / Спросите нас!
Литература / Ссылки
- Goussous, SJ; Самара, NH; Alqudah, AM; Othman, MO (2010): Усиление прорастания семян четырех видов сельскохозяйственных культур с использованием ультразвуковой техники. Experimental Agriculture, 46/02, 2010. 231-242.
- Нильссон, Фрида (2009): Исследование состава белка ячменя в процессе пивоварения пива с использованием SE-HPLC. Проект степени работает в Калмарском университете, Школе чистых и прикладных естественных наук, Швеция.
- Yaldagard, Марьям; Mortazavi, Сейед Али; Tabatabaie, Farideh (2008): Применение ультразвуковых волн в качестве грунтовочного техники для ускорения и повышения всхожести семян ячменя: Оптимизация методы с помощью подхода Тагучи. J. Inst. Brew. 114 (1), 2008. 14-21.
- Yaldagard, Марьям; Mortazavi, Сейед Али; Tabatabaie, Farideh (2007): Эффективность ультразвуковой обработки на прорастание стимуляции семян ячменя и его альфа-амилазы, Международный журнал биологического, биомолекулярных, сельского хозяйства, пищевой и биотехнологической Engineering 1/10, 2007.
Факты о ячмене & солод
Процесс пивоваренного
В пивоваренном зерновых хлопьях прорастают и она включает в себя три этапа: замачивание, прорастание и обжиг. Во время замачивания, добавляет вода зерен, которые активируют ферменты. Обычное замачивание занимает 1-2 дня. Через 1-2 дней зерно ячменя достигло содержание воды 40-45%. На данный момент, ячмень удаляет из воды замачивания и начинается прорастание.
Во время прорастания образуются или активируются несколько ферментов, которые позже в процессе затирания являются существенными. β-глюканы разрушаются эндо-β-1,4-глюканазой и эндо-β-1,3-глюканазой. Эндо-β-1,4-глюканаза уже присутствует в ячмене, но эндо-β-1,3-глюканаза присутствует только в солоде. Поскольку β-глюканы являются гелеобразующими и, следовательно, могут иметь проблемы с курсом в фильтрации, в солоде желательно высокое содержание β-глюканазы и низкое содержание -глюкана. Содержание крахмала уменьшается и содержание сахара увеличивается во время прорастания, а крахмал разрушается α-амилазой и -амилазой. В ячмене нет α-амилазы; он образуется во время прорастания, тогда как β-амилаза уже присутствует в ячмене. Белки также деградируют во время прорастания. Пептидазы деградируют 35-40% белков в растворимый материал. Через 5-6 дней прорастание завершается, и его жизненные процессы инактивируются путем обжига. В кипячении вода удаляется путем пропускания горячего воздуха через солод. Это останавливает прорастание и модификации, а цветные и ароматические соединения образуются реакциями Майара.
Ферменты в солоде & Пивоваренный процесс
Наиболее важными ферментами для гидролиза крахмала в ячмене являются ферменты α-амилазы и β-амилазы, которые катализируют гидролиз крахмала в сахарах. Амилаза деградирует полисахариды, а именно крахмал, до мальтозы. β-амилаза присутствует в неактивной форме до прорастания, тогда как α-амилаза и протеазы появляются после начала прорастания. Поскольку α-амилаза может действовать в любом месте на субстрате, она имеет тенденцию быть более быстродействующей, чем β-амилаза. β-амилаза катализирует гидролиз второй α-1,4-гликозидной связи, одновременно отщепляя две единицы глюкозы / мальтозу.
Другие ферменты, такие как протеазы, разрушают белки в зерне в формы, которые могут быть использованы дрожжами. В зависимости от того, когда процесс солода прекращается, получают предпочтительное соотношение крахмала / фермента и частично превращенный крахмал в ферментируемые сахара. Солод также содержит небольшое количество других сахаров, таких как сахароза и фруктоза, которые не являются продуктами модификации крахмала, но уже находятся в зерне. Дальнейшее превращение в ферментируемые сахара достигается во время процесса затирания.
Гидролиз крахмала
Во время ферментативного гидролиза ферменты катализируют процесс сахарификации, что означает, что углеводы (крахмал) разбиты на его составные молекулы сахара. При гидролизе энергетический ресурс (крахмал) превращается в сахара, которые потребляются зародышем для роста.
Белки в ячмене
Ячмень имеет содержание белка от 8 до 15%. Беристые белки вносят существенный вклад в качество солода и пива. Растворимые белки важны для сохранения и стабильности пивной головки.
Арабиноксиланы и β-глюкан в ячмене
Арабиноксиланы и β-глюкан являются растворимыми пищевыми волокнами. Солодовые экстракты могут содержать высокие уровни арабиноксиланов, которые могут вызвать трудности во время фильтрации, поскольку вязкие экстракты могут значительно ухудшить эффективность процессов пивоварения. Для процесса пивоварения высокое содержание β-глюкана в ячмене может привести к недостаточной деструкции клеточных стенок, что, в свою очередь, препятствует диффузии ферментов, прорастанию и мобилизации запасов ядра, и, следовательно, уменьшает выработку солода. Остаточный β-глюкан может также приводить к высоковязкому сусло, что приводит к проблеме фильтрации в пивоварне, и может участвовать в созревании пива, вызывая ожоги. Арабиноксиланы встречаются в клеточных стенках ячменя, овса, пшеницы, ржи, кукурузы, риса, сорго и проса. Экстрагируемость как арабиноксиланов, так и β-глюкана значительно повышается при обработке ультразвуком.
Антиоксиданты в ячмене
Ячмень содержит более 50 проантоцианидинов, включая олигомерный и полимерный флаван-3-ол, катехин и галлокатехин. Димерные проантоцианин B3 и процианидин B3 являются наиболее распространенными в ячмене.
Антиоксиданты известны своей способностью задерживать или предотвращать реакции окисления и реакции свободных радикалов кислорода, что делает их важными в процессе солода и пивоварения. Антиоксиданты (например, сульфиты, формальдегид, аскорбат) используются в качестве добавок в процессе пивоварения, чтобы улучшить стабильность вкуса пива. Около 80% фенольных соединений в пиве получают из ячменного солода.