Sladové enzýmy na výrobu stravy a suchého piva - PDF na stiahnutie zadarmo
Sladové enzýmy pre diétu a výrobu suchého piva Prednáška 16. mája 2014 Symboloum Beuth University Enzym použitie enzýmov v potravinárskej technológii Dr. Jürgen Schöber
f t fermtecgmbh. Köpenicker Straße 325 House 201 12555 Berlin Vedenie: [email protected] Tel 030 6576 23 40 Zamestnanci: Tel 030 6576 23 42 Tel 030 6576 23 43 Fax 030 6576 23 41 030 6576 23 44
V rokoch 1979 až 1984 som študoval u profesora Mükeho fermentačnú a nápojovú technológiu na Humboldtovej univerzite v Berlíne. V roku 1993 som sa vrátil na stoličku, ktorá medzitým patrila TU Berlin a teraz sa volala Základy fermentačnej a nápojovej technológie. (1983 Filtračné pokusy o diplomovú prácu) Po ukončení doktorátu v roku 1998 s podporou vedúceho katedry prof. Annemüllera a Dr. Spoločnosť Manger založila spoločnosť fermtec GmbH v roku 2000 prostredníctvom iniciatívy spin-off od TU Berlin.
fermtec GmbH - filozofia spoločnosti kompetentná - priateľský k zákazníkovi - spoľahlivý - flexibilný - inovatívny - zameraný na úspech (fermtec GmbH 50 L testovací pivovar, varňa)
Zameranie výskumu a poradenstva zameranie na rozmnožovanie kvasiniek aeróbne kvasenie kvasiniek výroba piva - filtrácia piva - stabilizácia filtrácia priečnym tokom (výroba enzýmov, pivo) výroba bioetanolu (zo zvyškov) nealkoholické nápoje výroba vína a ovocných vín výroba ovocia/zeleniny fermentácia kyseliny mliečnej (probiotické nápoje a funkčné potraviny) chemická a mikrobiologická analýza triedenie zahraničných fliaš Označenie/špeciálne vybavenie Malý pivovar 50 l Laboratórny fermentor 5 až 10 l Výskumné a analytické laboratórium Sterilné pracovisko Malé spracovanie ovocia a vína asi 30 l
Príklady vývoja produktov spoločnosti fermtec GmbH Pivá so zníženým obsahom uhľohydrátov Probiotické nápoje Nealkoholické nápoje, miešané pivné nápoje, špeciálne pivá Vzorka produktu (pracovný názov) BioZisch s aktívnou kultúrou MS Probiotický a prebiotický nápoj fermtec GmbH Köpenicker Straße 325, Haus 201, 12555 Berlin Zloženie: voda, jačmenný slad, oligofruktóza, Invertný cukrový sirup, Lactobacillus paracasei, jablčný pektín, obsah alkoholu v kvasniciach 4,3 obj.%
Význam enzýmov v pivovare a potravinárskom priemysle S enzymatickými reakciami úzko súvisí veľké množstvo procesov v potravinárskom priemysle. Tieto enzýmy pochádzajú buď z použitých surovín, alebo sa pridávajú do substrátu ako externý zdroj. Ak tieto enzýmy už nie sú potrebné, zvyčajne sa inaktivujú. To znamená, že aktívny enzýmový materiál je zámerne zničený!
Dôležitosť vybraných sladových enzýmov pre výrobu piva Enzýmový efekt Význam Možné ďalšie aplikácie a-amyláza b-amyláza degradácia škrobu (väzby a-1,4) degradácia škrobu (väzby a-1,4) výroba dextrínov, výroba fermentačného cukru výroba hlavného fermentačného cukru diétne pivo, nízko- Sacharidové pivo, pečivo Hraničná dextrinázová degradácia škrobu (väzby a-1,6) B-glukanáza B-glukánová degradácia Umožňuje amylázám prístup ku škrobu, podporuje filtrovateľnosť piva, poškodzuje trvanlivosť peny. Enzýmy Súhrnné označenie enzýmov odbúravajúcich bielkoviny Tvorba aminokyselín, odbúravanie bielkovín, poškodenie trvanlivosti peny Diétne pivo, pivo s nízkym obsahom uhľovodíkov Optimalizácia filtrácie piva, ktoré sa ťažko filtruje
Otázky Existujú ďalšie aplikácie pre enzýmy, kvôli ktorým sa oplatí vyvinúť postup, pri ktorom sa tieto enzýmy extrahujú z existujúceho výrobného procesu a získajú sa pred ich deaktiváciou? Je možné vyvinúť taký proces, ktorý okrem existujúceho procesu vytvorí ďalšiu hodnotu bez použitia ďalších surovín? Dá sa takýto proces integrovať do existujúceho výrobného procesu spoločnosti? Aké sú príležitosti pre tieto výrobky na trhu?
Áno, existujú varianty aplikácií! Aj v pivovare sú potrebné enzymatické služby po výrobe sladu a po rmutovaní Klasický príklad: Iný variant: Výroba diétneho piva Zlepšenie filtrácie piva ťažko filtrovateľných pív Vývoj inovatívnych pív a nápojov (príklad LOW CARB)
Definícia pojmov Čo je to suché pivo alebo pivo s nízkym obsahom sacharidov? Príklad: Na rozdiel od ľahkých pív, ktoré sa vyznačujú zníženým obsahom sacharidov a zníženým obsahom alkoholu, je v suchom pive znížený iba obsah použiteľných sacharidov (KH v). Plzeňské pivo: pôvodná mladina 11,50%, alkohol 4,85% objemových, KH v 2,61% mas. Suché pivo: pôvodná mladina 9,23%, alkohol 4,85% objemových, KH v 0,56% masa Vysoký stupeň kvasenia Je fermentovaný pridaním enzýmov (v našom prípade vo forme koncentrovaných a čistených sladových extraktov.
Nápad na výrobu vysoko fermentovaných pív Pivá majú zjavný konečný stupeň fermentácie približne 72 - 86% (v závislosti od typu piva). V hotovom pive sú ešte 2 3 g/100 ml použiteľných sacharidov. Tieto sacharidy sa dajú rozdeliť na sacharidy, ktoré kvasinky metabolizujú. To je možné dosiahnuť obnovením procesov enzymatickej degradácie počas fermentácie a dozrievania Klasické varianty Sladové extrakty Sladový šrot Priemyselné enzýmy Naše navrhované riešenie Výroba koncentrovaného, mikrobiologicky stabilizovaného komplexu sladového enzýmu so zníženými vedľajšími enzymatickými aktivitami.
Hlavné činnosti Výroba enzýmov v laboratórnych testoch na stanovenie parametrov procesu Aplikačné testy v skúšobnom pivovare 50 l Výstavba a uvedenie do prevádzky polotechnického skúšobného zariadenia Hlavné testy výroby enzýmov so zameraním na: Enzymový koncentrát na zlepšenie filtrovateľnosti Enzymový koncentrát na zvýšenie stupňa fermentácie Enzymové koncentráty pre pekárenský priemysel Aplikačné testy Vypracovanie koncepcie veľkého technického zariadenia
Reprezentácia celkového procesu (vývojový diagram) Sladový šrot, kaša bez vodných šupiek 02 Čerpadlo 01 Nádrž na kašu alebo externá nádoba s pripojeným 1. predfiltračným okruhom sitka 03 2. sitko s nízkym obsahom častíc sladu (predfiltrát) Mikroretentátový chladič okruhu 04 Pufrovacia nádoba 05 Čerpadlo 06 Mikrofiltrácia 08 Koncentrácia mikrofiltrácie mikrofiltrácia a koncentráciu v procese varenia 07 sterilizovaného produktu zbernej nádoby na použitie alebo na sušenie
Predbežná filtrácia procesu (dvojstupňová predfiltrácia) drvený slad, recirkulácia zadržiavaného vody 2. predfiltračný stupeň filtrácia s priečnym tokom 02 čerpadlo 03 sitkový trubicový filter 2 n maximum 35 C, 54 C, 62 C, 71 C 1. predfiltračný stupeň sladový extrakt s nízkym obsahom častíc (predfiltrát) 01 nádoba na rozmliaždenie s dočasne zaveseným odberovým košom (Sieve tube filter 1) 04 Pufrovacia nádoba a biologické okyslenie
Predbežná filtrácia v procese (dvojstupňová predfiltrácia)
Mikrofiltrácia v štádiu procesu, zberná nádoba 0,2 um pre puzdro keramického modulu filtračnej pumpy pre mikrofiltračnú tlmivú nádobu so spätným chladičom
Ultrafiltrácia v štádiu procesu pomocou ultrafiltrácie Ultrafiltrácia slúži iba na koncentráciu retentátu. Permeát z mikrofiltrácie Retentát z ultrafiltračného produktu Enzýmy sa separovali prostredníctvom diferencovaného riadenia pH a teploty v rámci celého procesu. Bola zvolená hraničná hodnota 50 000 Da. Keramický modul s filtrom ultrafiltračného filtračného čerpadla so spätným chladičom
Sušenie koncentrovaných sladových extraktov Testy sa uskutočňovali externe. Vzhľadom na požadované teploty je tento variant iba riešením pre teplotne stabilnú α-amylázu. Vákuové sušenie vo valcovom bubne je riešením na výrobu cereálnych a-amylázových prípravkov.
Koncentrovaný extrakt zo sladu na zlepšenie filtrácie 1. Ciele pri pridávaní do smoliacej mladiny: degradácia b-glukánu až o 100% zlepšenie filtrovateľnosti maximálna zmena trvanlivosti peny 0 s Zvýšenie stupňa fermentácie 95% b-amyláza o> 50% limitná dextrináza (celková, bezplatná) o> 50% Proteáza (pH 5,0; hemoglobín) o 0,10%
Dávky a vypočítané predbežné náklady na použitie na zlepšenie filtrovateľnosti piva aktivita b-glukanázy vo výrobku 270 U/l 150 U/l 75 U/l aktivity, ktoré sa majú dávkovať 0,05 U/l 0,05 U/l 0,05 U/l Použitie ultrakoncentrátu ZKT 500 hl 9,26 16,67 33,34 (l) ZKT 1300 hl 24,07 43,33 86,66 ZKT 2600 hl 48,14 86,66 173,32 ZKT 3200 hl 59,26 106,66 213,32 Pôvodná mladina g/100 g 11,5 Náklady na 9,50/l 75,94 136,69 316,73 228,69 411,64 823,27 457,37 823,27 1 646,54 562,93 1 013, 27 2 026,54 náklady na hl 0,15 0,27 0,63 náklady na l 0,00 0,00 0,01 eurocenty 0,15 0,27 0,63 náklady na 0,5 l fľašu eurocenty 0,08 0, 14 0,32
Koncentrovaný sladový extrakt na postsacharizáciu na výrobu vysoko fermentovaných pív 1. Požiadavky na sekundárny sacharidový enzým: Vysoká celková amylolytická aktivita (GAA) Vysoká celková limitná aktivita dextrinázy (GGD) Žiadna aktivita b-glukanázy Znížená aktivita proteázy 2. Odporúčanie dávkovania (na základe experimentov malého rozsahu): Závislosť dávka enzýmu pôvodnej mladiny (P) a konečný stupeň fermentácie (V send) smoly mladiny (AW) P (%) V send (%) GAA (E/l AW) GGD (E/l AW) 11,0. 11,9 21 000 0,8 11,0. 11,9 88,92 13 000. 25 000 0,8 7,0. 8,0 88,93 3,500. 12 000 0,1
Výhody koncentrovaného sladového extraktu v porovnaní s bežnými sladovými extraktmi nezadržiavajú nežiaduce zložky sladu (škrob, vysokomolekulárne proteíny, šupky atď.) Pena, zápach) zjednodušené riadenie procesu pri fermentácii a dozrievaní opakovane použiteľných kvasníc na výrobu piva s nízkym obsahom sacharidov
Biokatalyzátory vyrobené z obilných surovín na použitie v potravinárskom a nápojovom priemysle fermtecgmbh. Spoločnosť Brauerei Landsberg GmbH financovala výskumný projekt BMBF a agentúry pre riadenie projektov BMWi FZ Jülich financovanie zamerané na udržateľnú organickú výrobu