Maltimi me ultratinguj dhe mbirja e maltit
- Maltimi është një proces që kërkon shumë kohë: njomja dhe hidratimi i farave të drithit marrin shumë kohë dhe japin kryesisht rezultate jo të njëtrajtshme.
- Trajtimi me ultratinguj mund të përmirësojë ndjeshëm shpejtësinë, shkallën dhe rendimentin e mbirjes së elbit.
Prodhimi i maltit
Malti / drithi i maltuar përdoret gjerësisht për të prodhuar birrë, uiski, pije të tundura me malt, uthull malti, si dhe si shtesë ushqimore. Gjatë procesit të maltimit, drithi i tharë (p.sh. elbi) njomet në ujë për të filluar mbirjen. Gjatë mbirjes çlirohen enzimat ekzistuese, prodhohen enzima të reja dhe shpërbëhen muret qelizore të endospermës për të çliruar përmbajtjen e qelizave të saj, si dhe për të zbërthyer një pjesë të proteinave të depozituara në aminoacide. Kur arrihet një shkallë e caktuar mbirjeje, procesi i mbirjes ndërpritet përmes tharjes. Me maltimin e drithërave zhvillohen enzimat – përkatësisht α-amilaza dhe β-amilaza – të nevojshme për shndërrimin e niseshtesë së drithit në sheqerna. Llojet e ndryshme të sheqernave përfshijnë monosakaridin glukozë, disakaridin maltozë, trisakaridin maltotriozë dhe sheqerna më komplekse të quajtura maltodekstrina. Njomja dhe mbirja e drithit kërkojnë mjaft kohë, duke pasur parasysh se njomja zgjat 1–2 ditë dhe mbirja kërkon edhe 4–6 ditë të tjera. Kjo e bën prodhimin e maltit të kushtueshëm dhe një proces që kërkon shumë kohë.
Elb në mbirje
Maltim i përmirësuar me ultratinguj
Zgjidhja: Trajtimi me ultratinguj
- Trajtimi me ultratinguj përmirëson aftësinë dhe shpejtësinë e mbirjes së kokrrave të elbit.
Efektet e ultratingujve:
- Njomje më e shpejtë dhe më e mirë
- Mbirje më e shpejtë
- Mbirje më e plotë
- Aktivizimi i enzimave
- Shkallë më e lartë ekstraktimi
- Malt me cilësi të lartë
Këto efekte të nxitura nga ultratingujt shkaktohen nga përmirësimi i aktivitetit enzimatik dhe nga mikroçarjet e shkaktuara nga kavitacioni ultrasonik mbi farën. Kokrrat e elbit mund të përthithin më shumë ujë në një periudhë më të shkurtër kohore, duke çuar në një hidratim dukshëm më të mirë të farave. Hidratimi i shpejtë dhe mbirja e njëtrajtshme janë të rëndësishme për cilësinë e mirë të maltimit, pasi farat e pambira janë të prirura ndaj dëmtimeve nga bakteret dhe kërpudhat.
Maltimi është një proces kompleks që përfshin shumë enzima; ndër më të rëndësishmet janë α-amilaza, β-amilaza, α-glukozidaza dhe dekstrina kufitare. Gjatë maltimit, elbi i nënshtrohet një procesi natyror të paplotë mbirjeje që përfshin një sërë zbërthimesh enzimatike të endospermës së kokrrës së elbit. Si rezultat i këtij zbërthimi enzimatik, muret qelizore të endospermës shpërbëhen dhe kokrrizat e niseshtesë çlirohen nga matrica e endospermës ku janë të ngulitura. Ultratingujt aktivizojnë enzimat dhe përmirësojnë shkallën e ekstraktimit të materialit brendaqelizor, p.sh. të niseshtesë dhe proteinave. Molekulat e arabinoksilanit priren të formojnë agregate makromolekulare në tretësirat e holluara të polisakarideve. Trajtimi me ultratinguj ndihmon në zvogëlimin efektiv të agregateve të polisakarideve. Nga zbërthimi i polisakaridit niseshte prodhohen karbohidrate të fermentueshme. Këto karbohidrate shndërrohen në alkool gjatë fazës së fermentimit në prodhimin e birrës.
Të gjitha këto efekte të ultratingujve mbi proceset biokimike gjatë maltimit sjellin një kohë më të shkurtër mbirjeje dhe një shkallë / rendiment më të lartë mbirjeje. Shkurtimi i periudhës së mbirjes sjell përfitime të konsiderueshme tregtare për industrinë e maltimit dhe të prodhimit të birrës.
Yaldagard et al. (2008) kanë treguar se trajtimi me ultratinguj “ka potencial të përdoret në proceset e maltimit si një metodë trajtimi të farave për të shkurtuar periudhën e mbirjes dhe për të përmirësuar përqindjen e mbirjes së përgjithshme.”
Mbirje më e shpejtë përmes trajtimit me ultratinguj
Protokolli i paratrajtimit të farave të elbit me ultratinguj për mbirje
Fara elbi Hordeum vulgare (përmbajtje lagështie 9%; të ruajtura në temperaturën e dhomës për 3 muaj pas korrjes)
Pajisja ultrasonike UP200H (200W, 24kHz) e pajisur me sonotrodën S3 (formë radiale, diametër 3mm, thellësi maksimale zhytjeje 90mm)
Protokolli:
Maja e sonotrodës u zhyt rreth 9 mm në tretësirën e procesit, të përbërë nga ujë dhe fara elbi. Të gjitha eksperimentet u kryen me mostra (10 g fara elbi) të shpërndara në 80 mL ujë rubineti, me sonikim të drejtpërdrejtë (sistem me sondë) në nivele fuqie prej 20, 60 dhe 100%, me përzierje ose tundje shtesë. Kjo u zbatua për të shmangur valët e qëndrueshme ose formimin e zonave pa lëndë të ngurtë, për një shpërndarje të njëtrajtshme të valëve ultrasonike. Pajisja ultrasonike u vendos në modalitetin pulsues, duke përdorur kontrollin e ciklit të punës, për të zvogëluar formimin e radikaleve të lira. Cikli u vendos në 50% për të gjitha eksperimentet. Tretësira u trajtua në një temperaturë konstante prej 30°C për 5, 10 dhe 15 min. [Yaldagard et al. 2008]
Rezultatet:
Trajtimet ultrasonike sjellin hidratim më të lartë dhe mbirje më të shpejtë në më pak kohë.
Mbirja më e lartë e farave (afërsisht 100%) u regjistrua në nivelin e fuqisë 100%. Për farat e sonikuara për 5, 10 dhe 15 min me fuqi të plotë (niveli i fuqisë së pajisjes 100%), përqindja e mbirjes u rrit nga ~93,3% (fara të pasonikuara) në përkatësisht 97,2%, 98% dhe 99,4%. Këto rezultate mund t’u atribuohen efekteve mekanike nga kavitacioni i shkaktuar me ultratinguj, i cili rrit përthithjen e ujit nga muret qelizore. Sonikimi përmirëson transferimin e masës dhe lehtëson depërtimin e ujit përmes murit qelizor në brendësi të qelizës. Shembja e flluskave të kavitacionit pranë mureve qelizore çrregullon strukturën qelizore dhe mundëson një transferim të mirë të masës falë rrymave të lëngut të krijuara nga ultratingujt.
Metoda e zvogëloi ndjeshëm kohën e nevojshme për të nisur mbirjen e farave. Rrënjëzat u shfaqën më shpejt në mostrat e trajtuara dhe u rritën me bollëk krahasuar me farat e pasonikuara. Kur u përdor elbi i trajtuar si më sipër, periudha e mbirjes u shkurtua nga 7 ditët e zakonshme në 4 deri në 5 ditë (në varësi të fuqisë ultrasonike dhe kohës së ekspozimit). Për më tepër, koha mesatare e mbirjes u ul nga 6,66 ditë në nivelin e fuqisë 20% në 4,04 ditë në nivelin e fuqisë ultrasonike 100%, pas një kohe trajtimi prej 15 min. Analiza e të dhënave të përftuara tregon se shkalla e mbirjes dhe koha mesatare e mbirjes u ndikuan ndjeshëm nga nivelet e ndryshme të fuqisë ultrasonike gjatë testit të mbirjes. Të gjitha eksperimentet sollën rritje të mbirjes së farave të elbit krahasuar me mostrën e kontrollit të pasonikuar (Fig. 1). Koha mesatare maksimale e mbirjes u regjistrua në nivelin e fuqisë 20%, ndërsa koha mesatare minimale e mbirjes u regjistrua në nivelin e fuqisë 100% (Fig. 2).
Përqindje dhe rendiment më i lartë i mbirjes me ultratinguj
Është vërtetuar gjithashtu se sonikimi përmirëson mbirjen e farave të qiqrës, grurit, domates, specit, karotës, rrepkës, misrit, orizit, shalqirit, lulediellit dhe shumë bimëve të tjera.
Pajisje ultrasonike
Hielscher Ultrasonics ofron sonikatorë të besueshëm me fuqi të lartë për përdorim laboratorik, në tavolinë pune dhe industrial. Për paratrajtimin e farave dhe prodhimin e maltit në shkallë tregtare, ju rekomandojmë sistemet tona ultrasonike industriale, si UIP2000hdT (2kW), UIP4000hdT (4kW), UIP10000 (10kW) ose UIP16000 (16kW). Reaktorë të ndryshëm me qeliza rrjedhjeje dhe aksesorë plotësojnë gamën tonë të produkteve. Të gjitha sistemet Hielscher janë jashtëzakonisht të qëndrueshme dhe të ndërtuara për funksionim 24/7.
Për të testuar dhe optimizuar paratrajtimin dhe mbirjen e farave me ultratinguj, ju ofrojmë mundësinë të vizitoni laboratorin tonë të proceseve ultrasonike dhe qendrën tonë teknike, të pajisur plotësisht!
Na kontaktoni sot! Do të diskutojmë me kënaqësi me ju rreth procesit tuaj!
UIP1000hdT
ultratinguj
- Mbirje e përshpejtuar
- Rendiment më i lartë
Na kontaktoni! / Na pyesni!
Literaturë/Referenca
- Goussous, S. J.; Samarah, N. H.; Alqudah, A. M.; Othman, M. O. (2010): Përmirësimi i mbirjes së farave të katër llojeve të bimëve bujqësore duke përdorur një teknikë ultrasonike. Experimental Agriculture, 46/02, 2010. 231-242.
- Nilsson, Frida (2009): Një studim i përbërjes proteinike të elbit gjatë procesit të prodhimit të birrës duke përdorur SE-HPLC. Punim diplome në Universitetin e Kalmarit, Shkolla e Shkencave të Natyrës të Pastra dhe të Aplikuara, Suedi.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2008): Zbatimi i valëve ultrasonike si teknikë paratrajtimi për përshpejtimin dhe përmirësimin e mbirjes së farave të elbit: optimizimi i metodës me qasjen Taguchi. J. Inst. Brew. 114(1), 2008. 14–21.
- Yaldagard, Maryam; Mortazavi, Seyed Ali; Tabatabaie, Farideh (2007): Efektiviteti i trajtimit me ultratinguj në stimulimin e mbirjes së farave të elbit dhe në aktivitetin e alfa-amilazës së tyre. International Journal of Biological, Biomolecular, Agricultural, Food and Biotechnological Engineering 1/10, 2007.
Fakte rreth elbit dhe maltit
Procesi i maltimit
Gjatë maltimit, kokrra e drithit mbin dhe procesi përfshin tre hapa: njomjen, mbirjen dhe tharjen në furrë. Gjatë njomjes, kokrrave u shtohet ujë, i cili aktivizon enzimat. Njomja konvencionale zgjat 1–2 ditë. Pas 1–2 ditësh, kokrrat e elbit kanë arritur një përmbajtje uji prej 40–45%. Në këtë pikë, elbi hiqet nga uji i njomjes dhe fillon mbirja.
Gjatë mbirjes formohen ose aktivizohen disa enzima, të cilat më vonë janë thelbësore në procesin e përgatitjes së mushtit. β-glukanet zbërthehen nga endo-β-1,4-glukanaza dhe endo-β-1,3-glukanaza. Endo-β-1,4-glukanaza është tashmë e pranishme në elb, por endo-β-1,3-glukanaza është e pranishme vetëm në malt. Meqë β-glukanet formojnë xhel dhe si rrjedhojë mund të shkaktojnë probleme gjatë filtrimit, në malt dëshirohet një përmbajtje e lartë e β-glukanazës dhe një përmbajtje e ulët e β-glukanit. Përmbajtja e niseshtesë ulet dhe përmbajtja e sheqerit rritet gjatë mbirjes, ndërsa niseshteja zbërthehet nga α-amilaza dhe β-amilaza. Në elb nuk është e pranishme α-amilaza; ajo prodhohet gjatë mbirjes, ndërsa β-amilaza është tashmë e pranishme në elb. Edhe proteinat zbërthehen gjatë mbirjes. Peptidazat zbërthejnë 35 – 40 % të proteinave në material të tretshëm. Pas 5 deri në 6 ditësh, mbirja përfundon dhe proceset jetësore të saj çaktivizohen nga tharja në furrë. Gjatë tharjes në furrë, uji largohet duke kaluar ajër të nxehtë përmes maltit. Kjo ndalon mbirjen dhe modifikimet, ndërsa në vend të tyre formohen përbërje që japin ngjyrë dhe shije nga reaksionet Maillard.
Enzimat në procesin e maltimit dhe prodhimit të birrës
Enzimat më të rëndësishme për hidrolizën e niseshtesë në elb janë α-amilaza dhe β-amilaza, të cilat katalizojnë hidrolizën e niseshtesë në sheqerna. Amilaza zbërthen polisakaridet, konkretisht niseshtenë, në maltozë. β-amilaza është e pranishme në një formë joaktive para mbirjes, ndërsa α-amilaza dhe proteazat shfaqen pasi ka filluar mbirja. Meqë α-amilaza mund të veprojë kudo në substrat, ajo priret të veprojë më shpejt se β-amilaza. β-amilaza katalizon hidrolizën e lidhjes së dytë glikozidike α-1,4, duke shkëputur njëherësh dy njësi glukoze / maltozë.
Enzima të tjera, si proteazat, zbërthejnë proteinat në kokërr në forma që mund të përdoren nga majaja. Në varësi të momentit kur ndalet procesi i maltimit, përftohet një raport i dëshiruar niseshte / enzimë dhe niseshte pjesërisht e shndërruar në sheqerna të fermentueshme. Malti përmban gjithashtu sasi të vogla sheqernash të tjera, si saharoza dhe fruktoza, të cilat nuk janë produkte të modifikimit të niseshtesë, por ishin tashmë të pranishme në kokërr. Shndërrimi i mëtejshëm në sheqerna të fermentueshme arrihet gjatë procesit të përgatitjes së mushtit.
Hidroliza e niseshtesë
Gjatë hidrolizës enzimatike, enzimat katalizojnë procesin e sakarifikimit, që do të thotë se karbohidratet (niseshteja) zbërthehen në molekulat përbërëse të sheqerit. Nëpërmjet hidrolizës, burimi i energjisë (niseshteja) shndërrohet në sheqerna që konsumohen nga embrioni për t’u rritur.
Proteinat në elb
Elbi ka një përmbajtje proteinike prej 8 deri në 15%. Proteinat e elbit kontribuojnë në mënyrë thelbësore në cilësinë e maltit dhe të birrës. Proteinat e tretshme janë të rëndësishme për ruajtjen dhe qëndrueshmërinë e shkumës së birrës.
Arabinoksilanet dhe β-glukani në elb
Arabinoksilanet dhe β-glukani janë fibra ushqimore të tretshme. Ekstraktet e maltit mund të përmbajnë nivele të larta arabinoksilanesh, të cilat mund të shkaktojnë vështirësi gjatë filtrimit, pasi ekstraktet viskoze mund të përkeqësojnë ndjeshëm ecurinë e proceseve të prodhimit të birrës. Në procesin e prodhimit të birrës, një përmbajtje e lartë e β-glukanit në elb mund të çojë në degradim të pamjaftueshëm të mureve qelizore, gjë që nga ana tjetër pengon difuzionin e enzimave, mbirjen dhe mobilizimin e rezervave të kokrrës, duke zvogëluar kështu ekstraktin e maltit. β-glukani i mbetur mund të çojë gjithashtu në një musht birre shumë viskoz, duke shkaktuar probleme filtrimi në fabrikën e birrës, dhe mund të marrë pjesë në maturimin e birrës, duke shkaktuar turbullim nga të ftohtët. Arabinoksilanet gjenden në muret qelizore të elbit, tërshërës, grurit, thekrës, misrit, orizit, sorgumit dhe melit. Ekstraktueshmëria si e arabinoksilaneve, ashtu edhe e β-glukanit rritet ndjeshëm nga trajtimi me ultratinguj.
Antioksidantët në elb
Elbi përmban më shumë se 50 proantocianidina, përfshirë flavan-3-olin oligomerik dhe polimerik, katekinën dhe galokatekinën. Proantocianina B3 dimerike dhe procianidina B3 janë më të bollshmet në elb.
Antioksidantët njihen për aftësinë e tyre për të vonuar ose parandaluar reaksionet e oksidimit dhe reaksionet e radikaleve të lira të oksigjenit, gjë që i bën të rëndësishëm në procesin e maltimit dhe të prodhimit të birrës. Antioksidantët (p.sh. sulfitet, formaldehidi, askorbati) përdoren si aditivë në procesin e prodhimit të birrës për të përmirësuar qëndrueshmërinë e shijes së birrës. Rreth 80% e përbërjeve fenolike në birrë e kanë prejardhjen nga malti i elbit.