DE1642748A1

DE1642748A1 - Verfahren fuer die Herstellung eines Extraktes aus mehlhaltigen Stoffen

Info

Publication number: DE1642748A1
Application number: DE19671642748
Authority: DE
Inventors: Hampson Ernest Jeffreys; Abraham Winson
Original assignee: STARCH CONVERSIONS Ltd
Current assignee: STARCH CONVERSIONS Ltd
Priority date: 1966-02-04
Filing date: 1967-02-03
Publication date: 1971-05-19
Also published as: NL6701014A; GB1170836A; DK115612B; FR1510738A; CH514674A; ES336393A1

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING

HERBERT HAMMERMANN _{S500 NORNBEilG}. a» 2. Μ*»« 1967

Vereuubank Nr. 90932 Ruf· 404844 DrahtsPathjmmer Nürnberg

Nr. 90932 Güokonto: Sudopuk^ _{NatnbeiK 8g} j,

Pottsdmiko: Amt Nunbai 47706

STARCH CONVERSIONS LIMITED, LEYLAND MILL LANE, WIGAN,

LANCASHIRE, England

Verfahren für die Herstellung eines Extraktes aus mehlhaltigen Stoffen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein enzymatisches Abbauverfahren für die Gewinnung eines Extraktes aus mehlhaltigen Stoffen, wie es insbesondere bei der Herstellung der Bierwürze von ausschlaggebender Bedeutung ist.

Der Getreideextrakt, das Malz, das für das Brauen Verwendung findet, wird aus dem Getreidekorn gewonnen. In den heute gebräuchlichen Mälzprozessen wird zu diesem Zwecke das Korn zum Keimen gebracht, damit die Bildung eines Enzyms yst ems beschleunigt wird, das aus der Stärke in dem Korn den Malzzuckir erzeugt.

Im Brauereigewerbe ist das am meisten benutzte Korn die Gerste. Dabei ist von Wichtigkeit, daß man für Brauerei-

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zwecke ein Korn erhält, das eine Keimfähigkeit von möglichst 100 % hat. Darum ist eine sorgfältige Auswahl des Getreides erforderlich und es ist verständlich, wenn ein solches Korn bester Qualität, das für das Brauen Verwendung findet, teuer ist.

Während der Keimung werden aus dem Korn Stickstoffverbindungen gewonnen, wozu es wieder einer sorgfältigen Auswahl des Kornes bedarf. Zusätzlich ist eine sorgfältige Kontrolle und Regelung des Keimungsprozesses erforderlich, damit sichergestellt wird, daß das Enderzeugnis des Verfahrens die von dem Brauer geforderten Stickstoffwerte besitzt. Die Kontrolle und Regelung der Keimung läßt sich freilich nur schwer durchführen und in einem gewissen Umfang ist der Prozeß tatsächlich nicht beeinflußbar, weil die Herstellung des Enzymkomplexes und seiner Reaktion mit den Proteinen sowie mit der Stärke ein natürlicher Prozeß ist und, wenn dieser Prozeß erst einmal begonnen hat, es nicht mehr möglich ist, diesen Prozeß weiterhin zu regeln oder zu beeinflussen, auch dann nicht, wenn die für die Keimung gewählten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen strengstens eingehalten werden.

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Durch die Trocknung des Korns wird der Keimungsprozeß in bekannter Weise aufgehalten.

Wenn der Brauer die Herstellung eines dunklen Bieres mit einem besonderen Aroma wünscht, braucht er ein Malz, das von demjenigen ganz verschieden ist, das von einem Brauer benötigt wird, der die Herstellung eines hellen Bieres mit einem verschiedenen Aroma wünscht. Die Beeinflussung der Farbe und des Aromas ist tatsächlich weitgehend eine Frage der Art, in der das Korn gemälzt wird. Grundsätzlich wird für ein dunkles Bier eine Trocknung des Melzes bei einer hohen Temperatur verlangt. Diese übt eine nachteilige Wirkung auf das Enzymsystem des Malzes während des Brauens aus« Aber auch eine Trocknung bei einer niedrigen Temperatur,

wie sie für die Herstellung des hellen Bieres eingehalten wird, zeigt eine ähnliche Wirkung· Aus diesem Grunde pflegen die Brauer vor dem Brauen gewöhiich eine Mischung von Malzsorten mit verschiedenen Eigenschaften vorzubereiten.

Die Brauer haben herausgefunden, daß das Malz gemahlen und mit Wasser gemischt werden muß, damit die Enzymreaktionen zu Ende geführt werden können. Da sowohl eine Stärkefermentation als auch eine Froteolyse in der Maischmasse statt-

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findet, muß eine sehr sorgfältige und genaue Zeitkontrolle und Temperaturregelung durchgeführt werden» Aber auch bei einer noch so sorgfältigen Kontrolle und Regelung erfährt der Brauer dieselben Schwierigkeiten wie der Mälzer, nämlich die, daß er, da der Prozeß teilweise ein natürlicher ist, nicht eine vollständige Regelung und Überwachung ausüben kann. Das Enderzeugnis wird darum von Zeit zu Zeit verschieden ausfallen.

Die Anlage, die für die Kontrolle und Überwachung verwendet wird, ist natürlich kostspielig und der damit verbundene große Zeitaufwand ist ziemlich erheblich, wenn auch notwendig. Denn wenn eine Regelung und Überwachung nicht ausgeübt wird, kann das Endergebnis leicht unverkäuflich ausfallen.

Die Bierwürze, die durch die beschriebenen Prozesse gewonnen wird, muß auch noch einem Extraktionsverfahren unterworfen werden, um unlösliche Stoffe aus ihr zu entfernen.

Aus der im vorstehenden angegebenen kurzen Beschreibung geht bereits hervor, daß sich das gegenwärtig verwendete Verfahren für die Herstellung der Bierwürze schwierig aus-

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führen läßt und daher teuer kommt, hauptsächlich wegen der bestehenden Schwierigkeiten bei der Erzielung einer genauen Überwachung und Regelung der damit verbundenen mikrobiologischen Prozesse.

Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren für die Herstellung eines Getreideextraktes vor, das sich leichter überwachen und regeln läßt als das augenblicklich benutzte Mälzverfahren und das ein Erzeugnis ergibt, welches veredelt werden kann, um eine Bierwürze zu liefern, bzw. das als Ausgangsstoff für andere Erzeugnisse benutzt werden kann.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren für die Herstellung eines Extraktes aus mehlhaltigen Stoffen folgende Stufen:

Bildung einer Maische aus dem gemahlenen mehlhaltigen Stoff mit Wasser,

Einstellung des pH-Wertes der Maischmasse in erster Linie zwecks Erzielung der Peptisierung (zur Auflösung oder Trennung der natürlichen Enzyme, mit denen der Stoff von Natur aus behaftet ist),

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darauffolgend die Einstellung des pH-Wertes der peptisierten Maischmasse auf einen Wert innerhalb des Bereiches 5,0 bis 6,0,

Hinzufügung zu der peptisierten Maischmasse mindestens eines wärmebeständigen amyloIytischen Enzyms,

Erwärmung der Maischmasse auf eine Temperatur, bei der dieses Enzymsystem eine teilweise Stärkefermentation zum mindesten eines Teiles des mehlhaltigen Stoffes bewirkt, und

entweder vor, bei oder nach der Zugabe des amylolytischen Enzyms die Hinzufügung mindestens eines wärmebeständigen proteolytischen Enzyms zu der Maischmasse und

Sinstellung der Temperatur der Maischmasse entweder vor, bei oder nach den anderen Temperatareinstellungen, während das proteolytische Enzym noch reaktionsfähig ist, auf eine Temperatur, bei der dieses Enzymsystem eine Hydrolyse mindestens eines Teiles des Proteins der mehlhaltigen Substanz zustande bringt.

Vorzugsweise wird das proteolytische Enzymsystem hinzugefügt und die Temperatur der Maischmasse eingestellt, um die Reaktion dieses Enzymsystems zu beschleunigen, bevor das

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amyIoIytische Enzymsystem zugegeben wird und die Temperatureinstellungen vorgenommen werden, die für die Reaktionsbeschleunigung dieses Enzyms erforderlich sind«,

Zweckmäßige Temperaturbereiche für das Arbeiten der verschiedenen Enzyme sind folgende:

Für die proteolytischei Enzyme 38 ° bis 53°C, für die amyIoIytischen Enzyme für eine teilweise Stärkefermentation 60 bis 66 C, für die Beendigung der Stärke fermentation 68 bis 72 C. Man erkennt, daß die proteolytischen Enzyme bei niedrigeren Temperaturen arbeiten als die amyIoIytischen Enzyme und"daß für die Durchführung der Beendigung des Prozesses der Stärkefermentetion die amyloIytischen Enzyme eine höhere Temperatur verlangen, als für die Ausführung einer teilweisen Stärkefermentetion erforderlich ist»

Die Mengen der verschiedenen hinzugefügten Enzyme liegen vorzugsweise innerhalb der nachgenannten Bereiche:

Für das proteolytische Enzym 0,006 bis 0,048 Gewichtsprozente auf das Gewicht des Getreidekorns bezogen, für das amyolytische Enzym 0,037 bis 0,148 Gewichtsprozente auf das

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Gewicht des Getreidekorns bezogen«

Ferner umfaßt die Erfindung ein Verfahren für die Herstellung der Bierwürze, das die weitere Stufe der Veredelung des Erzeugnisses des Verfahrens einschließt, welches im vorstehenden bestimmt wurde, sowie die Bierwürze, ι die in dieser Weise hergestellt wird, und das Bier, das aus einer solchen Bierwürze gebraut wird.

Weitere Einzelheiten über die besonderen Ausfuhrungsarbeiten des Verfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung werden im nachstehenden anhand von Beispielen wiedergegeben, und zwar folgen zuerst eine allgemeine Beschreibung des Verfahrens nach der Erfindung und danach zwei typische Beispiele,

Nach den Verfahren, die nunmehr eingehend beschrieben werden, wird Getreide, vorzugsweise Gerste, bis auf die Feinheit eines groben oder feinen Mehles gemahlen und mit Wasser gemaischt, dessen pH-Wert in der Größenordnung von 2,0 bis 3,5 liegt, um eine Lösung oder Trennung der natürlichen Enzyme zu erzielen, mit denen das Korn von Natur aus behaftet ist. Es wird dafür gesorgt, daß der sich ergebende

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pH-Wert der Maischmasse zwischen 5,0 und 6,0 liegt, vorzugsweise zwischen 5,4 und 5,7. Für 15 bis 27 Gewichtsteile Korn werden 100 Gewichtsteile Wasser verwendet» Der pH-Wert des Wassers wird auf den gewünschten Wert durch Hinzufügung von Salzsäure eingestellt. Die Maischmasse wird auf eine Temperatur zwischen 38 und 53 C erwärmt λ und bei dieser Temperatur während einer Zeitdauer zwischen einer halben Stunde und eineinhalb Stunden gerührt, um die Peptisierung des Getreideproteins zu erzielen.

Danach wird ein proteolytisches Enzym, wie beispielsweise die Feigenprotease, das Bromelin, das Pancreatin, das Pepsin oder Papayotin hinzugefügt und die Maischmasse wird auf einer Temperatur innerhalb desselben Bereiches während einer weiteren Zeitdauer zwischen einer halben Stunde und t eineinhalb Stunden gehalten, um die Proteolyse durchzuführen. Der pH-Wert der Maischraasse bleibt während dieser Zeitdauer innerhalb 5,0 bis 6,0. Man hat dabei herausgefunden, daß er etwas fällt. Während des Prozesses der Proteolyse werden die Proteine in Polypeptide, Peptone und teilweise in Aminosäuren und andere Erzeugnisse «erbrochen oder aufgelöst.

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Ein amylolytisches Enzym, wie beispielsweise der Malzflüssigkeitsextrakt, die Schimmel-Amylase oder die bakterielle Amylase wird dann hinzugefügt und die Temperatur auf einen Wert zwischen 60 und 66 C angehoben und zwischen diesen Grenzen während einer Zeitdauer von einer halben Stunde bis zu zwei Stunden gehalten. Hierdurch erfolgt die Verflüssigung und teilweise die Verzuckerung der Getreidestärke· Danach wird die Temperatur wieder angehoben, und zwar dieses Mal auf einen Wert zwischen 68 und 72 C, und wird innerhalb einer Zeitdauer von ungefähr einer halben bis zu eineinhalb Stunden zwischen diesen Grenzen gehalten, um eine vollständige Zuckerbildung zustandezubringen·

Unlösliche Stoffe wie die Kornfasern werden jetzt aus der Mischung entfernt und die gereinigte Flüssigkeit wird während einer Zeitdauer, die zwi»chen ungefähr zwei Stunden und fünf Minuten schwankt, auf eine Temperatur von 82 bis 121°C erhitzt. Danach wird die Flüssigkeit auf eine Temperatur zwischen 65° und 82⁰C abgekühlt. Diese Erhitzung zerstört die Enzymsysteme, bringt zugleich zusammen mit der anschließenden Abkühlung die Koagulation und die AbIa-

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gerung eines Teiles der übrigbleibenden Proteinstoffe zustande und führt zusätzlich zu der Farbe und zu dem Aroma, die teilweise auf die Karamelbildung des vorhandenen Zuckers zurückzuführen ist. Das gewonnene Material wird schließlich von der Flüssigkeit, beispielsweise in einer Zentrifuge,getrennt.

Der in dieser Weise gebildete Getreideextrakt kann so verwendet werden_}wie er vorhanden ist, oder für die Lagerung oder den Transport eingedampft werden. Nach der Trennung von den koagulierten Proteinstoffen kann der Getreide extrakt als Bierwürze benutzt werden.

Das eben beschriebene Verfahren läßt eich billiger als die gegenwärtig verwendeten Brauereiyerfahren durchführen und die Anforderungen an den Ausgangsstoff sind weniger scharf als bei den bekannten Mälzprozessen. Es kann daher billigerer Ausgangsstoff verwendet werden.

Die Proteolyse kann durch Änderung des pH-Wertes der Mischung, durch den Prozentsatz der hinzugefügten proteolytischen Enzyme, die zugestandene Zeitdauer für die Proteolyse, die Temperatur der Mischung oder durch einige dieser

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Faktoren geregelt und beeinflußt werden. Auf diese Weise können auch die Stickstoffeigenschaften des Enderzeugnisses überwacht werden. Der Prozeß wird eingestellt, damit man sicher ist, daß die gewünschte Menge der Stickstoffverbindungen mit einem niedrigen Molekulargewicht erzeugt wird, und der verbleibende Überschuß der Stickstoffverbindungen mit dem hohen Molekulargewicht wird sodann durch Koagulierung des Überschusses bei einer hohen Temperatur und durch die anschließende Kühlung entfernt, wie oben bereits beschrieben wurde.

Es folgen nunmehr zwei kennzeichnende Beispiele der Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung:

Beispiel 1.

45,36 Kilogramm zu Mehl gemahlene Gerste werden zu 109,21 Liter Wasser hinzugefügt. Denn werden 68 ecm 32-prozentige Salzsäure hinzugefügt, um den anfänglichen pH-Wert des Wassers auf 2,7 zu bringen und danach den pH-Wert der Mischung auf 5,6. Sodann wird die Mischung auf 50 C erwärmt und während einer Stunde auf dieser Temperatur gehalten. Durch diese Behandlung wird die Peptisierung des Getreideproteins erreicht.

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Dann wird das proteolytische Enzym Feigenprotease zu der Mischung hinzugefügt, wobei die gewählte Menge 0,024 Gewichtsprozente des Gesamtgewichts des Getreides beträgt· Die Temperatur der Mischung wird während einer weiteren Stunde auf 50 C gehalten.

Bakterielle amylolytische Enzyme werden danach in einer Menge von 0,074 Gewichtsprozenten des Gesamtgewichtes des Getreides hinzugefügt, die Temperatur der Mischung auf 63 C angehoben und während eineinhalb Stunden auf diesem Wert gehaltenο

Danach wird die Temperatur der Mischung auf 70 G angehoben und während einer Stunde auf diesem Wert gehalten, wonach sich das faserhaltige Material in der Mischung von den ihrigen Teilen trennt. Die übrigbleibende Flüssigkeit wird daraufhin auf eine Temperatur von 100 C erhitzt und während ungefähr 15 Minuten auf dieser Temperatur gehalten, um alle Enzymsysteme zu zerstören· Anschließend wird die Flüssigkeit bis auf 66⁰C abgekühlt und danach gefiltert und eingedickt.

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Die Konzentration des Formolstickstoffes in dem erhaltenen Malzextrakt beträgt dabei 383 Milligramm auf 100 Milliliter bei insgesamt 100 % festen Stoffen und die Konzentration des gesamten Stickstoffes 1320 Milligramm je 100 Milliliter bei insgesamt 100 % festen Stoffen, Das Verhältnis des Formolstickstoffes zu dem gesamten Stickstoffgehalt ist also 29 %.

Beispiel 2.

45,36 Kilogramm zu Mehl gemahlene Gerste werden zu 109,21 Liter Wasser hinzugefügt und 44,5 ecm einer 32-prozentigen Salzsäure anfänglich zugegeben, um den pH-Wert des Wassers auf 2,7 und den pH-Wert der Mischung auf ungefähr 5,7 zu bringen, wobei eine Pufferwirkung von einigen Bestandteilen des Getreides hervorgerufen wird. Die Mischung wird danach während einer halben Stunde auf 50 C gehalten.

Dann wird das proteolytische Enzym Bromelin in einer Menge von 0,012 Gewichtsprozenten zu dem Gesamtgewicht des Getreides hinzugefügt und die Temperatur während einer Stunde auf 5O⁰C konstant gehalten. 0,074 Gewichtsprozente des bakteriellen amyloIytischen Enzyms werden dann hinzugefügt

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und die Temperatur wird auf 68 C angehoben und während eineinhalb Stunden auf diesem Wert gehalten. Danach wird die Temperatur nochmals angehoben und während einer Stunde auf einen Wert von 70 C gehalten. Dann wird das Faserstoffmaterial aus der Mischung abgetrennt» Die sich daraus er*-

gebende Flüssigkeit wird auf 100 C während ungefähr 15 Minu ten erhitzt, danach auf 66 C abgekühlt, gefiltert und eingedickt. Die Menge des Formolstickstoffes in dem Erzeugnis ist 183 Milligramm auf 100 Milliliter bezogen auf feste Bestandteile und die Menge des gesamten Stickstoffes 854 Milligranm je 100 Milliliter auf 100 % Feststoffe insgesamt. Das Verhältnis des Formolstickstoffes zu dem gesamten Stickstoff ist 21,4 %.

Während der beiden eben beschriebenen Verfahren wurde die Maischmasse forwährend umgerührt.

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1. Verfahren für die Herstellung eines Extraktes aus mehlhaltigen Stoffen, gekennzeichnet durch die folgenden Arbeitsstufen:

Bildung einer Maische aus dem gemahlenen, mehlhaltigen Stoffe mit Wasser,

Einstellung des pH-Wertes der Maischmasse zwecks Erzielung der Peptisierung,

Einstellung des pH-Wertes der peptisierten Maischmasse auf einen Wert innerhalb des Bereiches 5,6 bis 6,0,

Hinzufügung zu der peptisierten Maischmasse mindestens eines wärmebeständigen amylοIytischen Enzyms,

Erwärmung der Maischmasse auf eine Temperatur, bei der dieses Enzymsystem eine Stärkefermentation mindestens eines Teiles des mehlhaltigen Stoffes bewirkt, und

entweder vor, bei oder nach der Zugabe des amylolytischen Enzyms Hinzufügung mindestens eines wärmebeständigen, pro-

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teolytischen Enzyms und

Einstellung der Temperatur der Maischmasse entweder vor, bei oder nach den anderen Temperatureinstellungen, während das proteolytische Enzym noch reaktionsfähig ist, auf eine Temperatur, bei der dieses Enzymsystem eine Hydrolyse mindestens eines Teiles des Proteins der mehlhaltigen Substanz zustandebringt. ™

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein proteolytisches Enzymsystem hinzugefügt wird und die Temperatur der Maischmasse eingestellt wird, um die Reaktion dieses Enzymsystems zu beschleunigen, bevor das amylolytische Enzymsystem hinzugefügt wird, und die Temperatureinstellungen, die für die Beschleunigung der Reaktion dieses Enzymsystems erforderlich sind, ausgeführt werden. i

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Temperaturbereiche für das Arbeiten der verschiedenen Enzyme:

Proteolytische Enzyme 38 bis 53 C,

amylolytische Enzyme; für teilweise erfolgende Stärkefermentation 60° bis 66°C, für Beendigung der Stärkefermentation 68° bis 72⁰C.

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4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Enzyme in folgenden Gewichtsbereichen hinzugefügt werden:

Proteolytisches Enzym 0,006 bis 0,048 Gewichtsprozente auf das Getreidegewicht, amylolytisches Enzym 0,037 bis 0,148 Gewichtsprozente auf das Getreidegewicht.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Gewinnung des Extraktes aus Getreide und der Veredelung des Erzeugnisses des vorgenannten Prozesses zur Herstellung von Bierwürze.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als proteolytisches Enzym die Feigenprotease, Bromelin, Pancreatin, Pepsin, I^ayotin oder ähnliche Substanzen verwendet werdai.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß als amylolytisches Enzym Malzflüssigkeitextrakt, Schimmel-Amylase, Schimmel-Diastase oder Bakterien-Amyläse verwendet werden.

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