Hielscher Ultrasonics
Vi diskuterar gärna din process.
Ring oss: +49 3328 437-420
Maila oss: info@hielscher.com

Ultraljudmältning och maltgroning

  • Mältning är en tidskrävande process: blötläggningen och hydreringen av kornfröna tar mycket tid och ger mestadels ojämna resultat.
  • Genom ultraljud kan groningshastigheten, hastigheten och avkastningen av korn förbättras avsevärt.

Produktion av malt

Malt / mältat korn används ofta för att göra öl, whisky, mältade shakes, maltvinäger samt livsmedelstillsats. Under mältningsprocessen blötläggs det torkade kornet (t.ex. korn) i vatten för att börja gro. Under groningen frigörs befintliga enzymer, nya enzymer produceras och frövitans cellväggar bryts ner för att frigöra sitt cellinnehåll samt för att bryta ner en del av det lagrade proteinet till aminosyror. När en viss grad av groning har uppnåtts stoppas groningsprocessen av en torkningsprocess. Genom att mälta korn kan enzymerna – nämligen α-amylas och β-amylas – som krävs för att modifiera spannmålets stärkelse till sockerarter. De olika typerna av socker inkluderar monosackariden glukos, disackariden maltos, trisackariden maltotrios och högre sockerarter som kallas maltodextriner. Blötläggningen och groningen av kornen är ganska tidskrävande, med tanke på att blötläggningen tar 1-2 dagar och groningen tar ytterligare 4-6 dagar. Detta gör maltproduktionen tidskrävande och dyr.

Ultraljudsbehandling förbättrar grobarheten

Groende korn

Ultraljudsförbättrad mältning

Lösningen: ultraljudsbehandling

  • Ultraljudsbehandling förbättrar grobarheten och hastigheten hos kornkorn.

Effekterna av ultraljud:

  • Snabbare och bättre blötläggning
  • Snabbare groning
  • Mer fullständig groning
  • Aktivering av enzymer
  • högre utvinningshastighet
  • Malt av hög kvalitet

Dessa ultraljudsinitierade effekter orsakas av en förbättrad enzymatisk aktivitet och mikrosprickor inducerade av ultraljud kavitation på fröet. Kornkornet kan absorbera mer vatten på kortare tid, vilket leder till en avsevärt Förbättrad återfuktning av fröna. En snabb hydrering och jämn groning är viktigt för en god mältkvalitet eftersom oerminerade frön är benägna att få bakterie- och svampskador.
Malting är en komplex process som involverar många enzymer; Viktiga sådana är α-amylas, β-amylas, α-glukosidas och gränsdextrin. Under mältning genomgår korn en ofullständig naturlig groningsprocess som involverar en serie enzymnedbrytningar av kornkärnans endosperm. Som ett resultat av denna enzymnedbrytning bryts endospermans cellväggar ned och stärkelsekorn frigörs från matrisen i frövitan i vilken de är inbäddade. Ultraljud aktiverar enzymer och förbättrar extraktionshastigheten för det intracellulära materialet, t.ex. stärkelse, proteiner. Arabinoxylanmolekyler tenderar att bilda makromolekylära aggregat i de utspädda polysackaridlösningarna. Ultraljud hjälper till att effektivt minska aggregaten av polysackarider. Genom nedbrytningen av polysackaridstärkelsen produceras fermenterbara kolhydrater. Sådana kolhydrater omvandlas till alkohol i jäsningssteget vid öltillverkningen.

Alla dessa ultraljudseffekter på de biokemiska processerna under mältning resulterar i en kortare groningstid och en högre grobarhet / avkastning. En förkortning av grobarhetsperioden leder till betydande Kommersiella fördelar för mältnings- och bryggeriindustrin.

Yaldagard et al. (2008) har visat att ultraljud “har potential att användas i mältningsprocesser som en metod för att behandla frön för att minska groningsperioden och förbättra andelen av den totala grobarheten.”

Yaldagard et al. 2008 undersökte den ultraljudsförbättrade groningen av kornfrön.

Snabbare groning genom ultraljudsbehandling

Ultraljud kornfrö priming protokoll

Material:
Frön av korn Hordeum vulgare (9 % vattenhalt; förvaras i rumstemperatur i 3 månader efter skörd)
Ultraljudsenhet UP200H (200W, 24kHz) utrustad med sonotrode S3 (radiell form, 3 mm diameter, max. nedsänkningsdjup 90 mm)

Protokoll:
Hornets spets sänktes ner ca 9 mm i processlösningen som bestod av vatten och kornfrön. Alla experiment utfördes på prover (10 g kornfrön) dispergerade i 80 ml kranvatten med direkt ultraljudsbehandling (sondsystem) vid en effekttillförsel på 20, 60 och 100%, med ytterligare omrörning eller skakning. Detta användes för att undvika stående vågor eller bildandet av fasta fria regioner för en jämn fördelning av ultraljudsvågorna. Ultraljudsanordningen ställdes in på pulsationsläge, med hjälp av en arbetscykelkontroll, för att minska bildningen av fria radikaler. Cykeln sattes till 50 % för alla experiment. Lösningen bearbetades vid en konstant temperatur på 30 °C i 5, 10 och 15 minuter. [Yaldagard et al. 2008]

Resultat:
Ultraljudsbehandlingarna resulterar i högre hydrering och snabbare groning på kortare tid.
Den högsta frögroningen (cirka 100 %) registrerades vid 100 % effektinställning. För fröna sonikerade i 5, 10 och 15 minuter vid full effekt (100% effektinställning av enheten) ökades grobarheten från ~ 93,3% (icke-ultraljudsfrön) till 97,2%, 98% respektive 99,4%. Dessa resultat kan tillskrivas mekaniska effekter på grund av ultraljudsinducerad kavitation som ökar vattenupptaget av cellväggarna. Ultraljudsbehandlingen förbättrar massöverföringen och underlättar penetrationen av vatten genom cellväggen in i cellens inre. Kollapsen av kavitationsbubblor nära cellväggarna stör cellstrukturen och möjliggör en god massöverföring på grund av ultraljudsvätskestrålarna.
Metoden minskade avsevärt den tid som krävdes för att initiera groning av frön. Hårrötter dök upp snabbare i de behandlade proverna och växte rikligt i jämförelse med de icke-sonikerade fröna. Vid användning av korn behandlat enligt ovan förkortades groningsperioden till 4 till 5 dagar (beroende på ultraljudseffekt och exponeringstid) från de vanliga 7 dagarna. Dessutom minskade den genomsnittliga groningstiden från 6,66 dagar för 20 % effektinställning till 4,04 dagar för ultraljudseffektinställning på 100 % efter en bearbetningstid på 15 min. Analysen av de resulterande data indikerar att grobarhetens omfattning och den genomsnittliga groningstiden påverkades signifikant av de olika ultraljudseffektinställningarna under grobarhetstestet. Alla experiment resulterade i ökad groning av kornfröna jämfört med den icke-ultraljudsbehandlade kontrollen (fig. 1). Maximal genomsnittlig groningstid registrerades för 20 % effektinställning och minsta genomsnittliga groningstid registrerades för 100 % effektinställning (fig. 2).

Högre avkastning genom ultraljudmältning.

Högre grobarhet och avkastning med ultraljud

Ultraljudsbehandling har också visat sig förbättra frögroningen av kikärter, vete, tomat, paprika, morot, rädisa, majs, ris, vattenmelon, solros och många andra.

Ultraljudsutrustning

Hielscher Ultrasonics levererar pålitliga ultraljudsapparater med hög effekt för labb, bänkskiva och industriell användning. För grundning och mältning av utsäde i kommersiell skala rekommenderar vi våra industriella ultraljudssystem som t.ex. UIP2000hdT (2 kW), UIP4000hdT (4 kW), UIP10000 (10 kW) eller UIP16000 (16 kW). Flödescellsreaktorer och tillbehör kompletterar vårt produktsortiment. Alla Hielscher-system är extremt robusta och byggda för 24/7-drift.
För att testa och optimera ultraljudsfröets grundning och groning erbjuder vi dig möjligheten att besöka vårt fullt utrustade ultraljudsprocesslaboratorium och tekniska center!
Kontakta oss idag! Vi diskuterar gärna din process med dig!

Begäran om information




Observera vår integritetspolicy.




The UIP

UIP1000hdT

Förbättrad groning genom att
ultraljud

  • Accelererad groning
  • Högre avkastning

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan om du vill ha mer information om ultraljudshomogenisering. Vi kommer gärna att erbjuda dig ett ultraljudssystem som uppfyller dina krav.









Observera våra integritetspolicy.




Litteratur/Referenser



Fakta om Korn & malt

Malting-processen

Vid mältning gror spannmålen och det omfattar tre steg: blötläggning, groning och kilning. Under blötläggningen tillsätts vatten till kornen som aktiverar enzymerna. Den konventionella blötläggningen tar 1-2 dagar. Efter 1-2 dagar har kornkornen nått en vattenhalt på 40-45%. Vid denna tidpunkt avlägsnas kornet från blötläggningsvattnet och groningen börjar.
Under groningen bildas eller aktiveras flera enzymer, som senare i mäskningsprocessen är viktiga. β-glukaner bryts ned av endo-β-1,4-glukanas och endo-β-1,3-glukanas. Endo-β-1,4-glukanas finns redan i korn, men endo-β-1,3-glukanas finns endast i malt. Eftersom β-glukanerna är gelbildande och därmed kan få problem vid filtrering är det önskvärt med en hög halt av β-glukanas och en låg halt av β-glukan i malt. Stärkelsehalten minskar och sockerhalten ökar under groningen och stärkelsen bryts ned av α-amylas och β-amylas. Det finns inget α-amylas i korn; Det produceras under groning, medan β-amylas redan finns i korn. Proteiner bryts också ned under groningen. Peptidaser bryter ned 35 – 40 % av proteinerna till lösligt material. Efter 5 till 6 dagar är groningen klar och dess livsprocesser inaktiveras genom kilning. Vid kilning avlägsnas vattnet genom att varm luft leds genom malten. Detta stoppar groningen och modifieringarna, och istället bildas färg- och smakämnen genom Maillardreaktioner.

Enzymer i mältningen & Bryggningsprocess

De viktigaste enzymerna för hydrolys av stärkelse i korn är enzymerna α-amylas och β-amylas som katalyserar hydrolysen av stärkelse till sockerarter. Amylas bryter ned polysackarider, nämligen stärkelse, till maltos. β-amylas finns i en inaktiv form innan det gror, medan α-amylas och proteaser uppträder när groningen har börjat. Eftersom α-amylas kan verka var som helst på substratet tenderar det att vara snabbare verkande än β-amylas. β-amylas katalyserar hydrolysen av den andra α-1,4-glykosidbindningen och klyver två glukosenheter/maltos på en gång.
Andra enzymer, som proteaser, bryter ner proteinerna i kornet till former som kan användas av jäst. Beroende på när mältningsprocessen stoppas får man ett föredraget förhållande mellan stärkelse och enzym och delvis omvandlad stärkelse till jäsbara sockerarter. Malt innehåller också små mängder av andra sockerarter, såsom sackaros och fruktos, som inte är produkter av stärkelsemodifiering utan redan fanns i kornet. Ytterligare omvandling till jäsbara sockerarter uppnås under mäskningsprocessen.

Hydrolys av stärkelse

Under den enzymatiska hydrolysen katalyserar enzymer försockringsprocessen, vilket innebär att kolhydraterna (stärkelsen) bryts ner till dess beståndsdelar sockermolekyler. Genom hydrolysen omvandlas energiresursen (stärkelse) till sockerarter som förbrukas av grodden för att växa.

Proteiner i korn

Korn har en proteinhalt på 8 till 15 %. Kornproteiner bidrar väsentligt till kvaliteten på malt och öl. Lösliga proteiner är viktiga för att behålla ölhuvudet och för att det ska vara stabilt.

Arabinoxylaner och β-glukan i korn

Arabinoxylaner och β-glukan är lösliga kostfibrer. Maltextrakt kan innehålla höga halter av arabinoxylaner som kan orsaka svårigheter under filtreringen eftersom viskösa extrakt kan försämra bryggprocessernas prestanda avsevärt. För bryggningsprocessen kan ett högt innehåll av β-glukan i korn leda till otillräcklig nedbrytning av cellväggar, vilket i sin tur hindrar diffusionen av enzymer, groning och mobilisering av kärnreserver, och därmed minskar maltextraktet. Kvarvarande β-glukan kan också leda till mycket viskös vört, vilket ger upphov till ett filtreringsproblem i bryggeriet, och det kan delta i mognad av öl, vilket orsakar kyldis. Arabinoxylaner finns i cellväggarna hos korn, havre, vete, råg, majs, ris, durra och hirs. Extraherbarheten av både arabinoxylaner och β-glukan ökas avsevärt genom ultraljudsbehandling.

Antioxidanter i korn

Korn innehåller mer än 50 proantocyanidiner inklusive oligomera och polymera flavan-3-ol, katekin och gallocatechin. Dimeriskt proantocyanin B3 och procyanidin B3 är de vanligast förekommande i korn.
Antioxidanter är kända för sin förmåga att fördröja eller förhindra oxidationsreaktioner och reaktioner med fria syreradikaler, vilket gör dem viktiga i mältnings- och bryggningsprocessen. Antioxidanter (t.ex. sulfiter, formaldehyd, askorbat) används som tillsatser i bryggprocessen för att förbättra ölets smakstabilitet. Cirka 80 % av fenolföreningarna i öl kommer från kornmalt.

Vi diskuterar gärna din process.

Låt oss ta kontakt.