DD298818A5

DD298818A5 - Verfahren zur herstellung von malzartigen produkten aus getreideganzkorn fuer die bierherstellung sowie fuer den einsatz in brot- und backwaren

Info

Publication number: DD298818A5
Application number: DD90340450A
Authority: DD
Inventors: Lothar Kroh; Heinz Doebler; Monika Kitzing; Bettina Caemmerer
Original assignee: Humboldt-Universitaet Zu Berlin,De; Fa. Hermann Berstorff,De
Priority date: 1990-05-08
Filing date: 1990-05-08
Publication date: 1992-03-12
Also published as: DE4112861A1

Abstract

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine deutlich gleichmaeszigere und insbesondere eine erhoehte Bildung von Farbstoffen und Aromastoffen zu erreichen, die fuer die Bierherstellung sowie fuer Brot- und Backwaren eingesetzt werden koennen. In Abhaengigkeit von den durch eine Reflexionslichtmeszeinrichtung abgetasteten Braeunungswerten wird der p H-Wert des Extrudates eingestellt durch Einspritzen einer Saeure, Base oder Elektrolytloesung durch die Wandung des Extruderzylinders in einem Extruderbereich, in dem bereits ein zerkleinerstes Produkt vorliegt, welches als Ganzkorn in den Extruder eingegeben worden ist.{Bierherstellung; Aromastoffbildung; Farbstoffbildung; Extrudatherstellung; Aromastoffe; Braeunungswerte; Ganzkornextrusion; Extrudate}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren von Malzprodukten nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Aus der DD-PS 243 042 ist ein Verfahren zur Herstellung malzartiger Produkte aus Getreide für die Bierherstellung als Zusatz zum Malz bekannt. Das angefeuchte Getreide wird einer Koch-Extrusionsbehandlung bei etwa 200°C und einem Druck von etwa 15MPa unterzogen. Hervorzuheben ist, daß dieses Verfahren von Rohfrucht ausgeht, um malzartige Produkte mittels Extrusion zu schaffen.

Nachteilig ist, daß die gebildeten Anteile an Malzfarbstoffen und Malzaromastoffen in Abhängigkeit von Rohstoff und hinsichtlich der Herstellungsmenge pro Zeiteinheit sehr ungleichmäßig und darüber hinaus relativ gering sind, so daß die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens sehr zu wünschen übrig läßt.

Ziel der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren wie beschrieben in der DD-PS 243 042 zu verbessern. Insbesondere soll aufgrund des Verfahrens, eine deutlich gleichmäßigere und insbesondere eine erhöhte Bildung von Farbstoffen und Aromastoffen erfolgen, die z.B. für die Bierherstellung sowie für Brot- und Backwaren eingesetzt werden können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Intensivierung der Bildung von Malzfarbstoffen und Malzaromastoffen dadurch gelöst, daß zwecks erheblich gesteigerter Bildung von Malzfarb- und Malzaromastoffen der pH-Wert des hergestellten Extrudates kontinuierlich überwacht und in Abhängigkeit von abgetasteten Werten des Extrudates eingestellt wird. Die Einstellung des pH-Wertes erfolgt durch Einspritzen von Säure, Base oder Elektrolytlösung durch die Wandung des Extruderzylinder in einem Extn ierbereich, in dem bereits ein zerkleinertes Produkt liegt, welches als Ganzkorn in den Extruder eingegeben worden ist. Die einges ritzte Säure, Base oder die Elektrolytlösung wirkt somit auf eine um ein Vielfaches vergrößerte Oberfläche ein, wodurch auch die Reaktionsfläche entsprechend erhöht wird. Auf der anderen Seite ist somit ein Vorzerkleinerungsvorgang des Ganzkornes nicht mehr erforderlich.

Die Einstellung des pH-Wertes wird durch die Menge der eingespritzten Säure, Base bzw. der Elektrolytlösung durchgeführt. Zu diesem Zweck wird das aus dem Extruder bzw. dem Extrudergehäuse austretende Extrudat hinsichtlich des Bräunungsgrades z. B. durch Reflexionslichtmessung gemessen. Die so erhaltenen Meßwerte werden an einen Rechner mit einem Soll-Ist-Wert-Vergleicher gegeben, der die Einspritzmenge der Säure, Base oder Elektrolytlösung aufgrund dieser Werte steuert. In diesem Fall erfolgt somit die Einstellung des pH-Wertes anhand des Bräunungsgrades, der zudem als Indikator für die Bildung von Aromastoffen herangezogen werden kann.

Die Einstellung des pH-Wertes kann jedoch auch aufgrund der Abtastung und der Analyse von flüchtigen aus dem Extruder austretenden Bestandteilen erfolgen. Die Analyse dieser Bestandteile ist ebenfalls geeignet, den jewtllr, optimalen pH-Wert einzustellen, da Bräunung und Bildung von Aromastoffen in der Regel korrelieren. Durch sine Steuerung der Einspritzmenge der Säure, Base bzw. der Elektrolytlösung wird dann korrigierend eingegriffen, so daß ein Maximum an Bräunungs- bzw. Aromastoffen in dem extrudieren Malzprodukt in einer stets gleichbleibenden und optimalen Menge pro Zeiteinheit entsteht. Anstelle der Reflexionslichtmeßeinrichtung kann auch eine kontinuierlich arbeitende pH-Wertmeßeinrichtung eingesetzt werden, die mit in das Extrudat einzutauchende Sonden arbeitet. Aufgrund der Meßwerte ermittelt dann ein Rechner den jeweiligen pH-Wert, der wiederum an den Prozeßrechner des Extruders gegeben wird und für die Ermittlung der Einspritzmenge, z. B. der Säure, herangezogen wird.

Beschreibung der Einrichtung

Ein Extruder 1 ist mit einem Einfülltrichter 2, einer Antriebseinheit 3 und einer Einspritzdüse 4 ausgerüstet. Am Austrittsende des Extruders ist eine Düse 5 angeordnet. Der Extruder salbst weist einen Extruderzylinder 6 und eine Schnecke 7 auf. An der Extruderdüse 5 ist eine Reflexionslichtmeßeinrichtung 11 angeordnet, die mit einem Rechner 8 verbunden ist. Das Einspritzaggregat 9 weist eine Eispritzpumpe auf, die ebenfalls mit dem Rechner 8 verbunden ist. Weiterhin ist das Einspritzaggregat 9 mit einem Behälter 10 für eine Säure, Base oder Elektrolytlösung sowie mit dem Einspritzventil 4 verbunden.

Beschreibung der Funktion der Einrichtung

In den Einfülltrichter 2 wird beispielsweise Gerste mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 15% in unzerkleinerter Form eingegeben und von der Extruderschnecke 7 aufgenommen und zerkleinert.

Durch das Einspritzventil 4 wird z. B. eine Milchsäurelösung in den Extruderzylinder 6 eingedüst mit einem Druck der höher ist, als der Druck im Zylinder. In dem Extruderbereich von dem Einspitzventil bis zur Drüse 5 wird die Milchsäure mit der zerkleinerten Gerste vermischt, so daß die ablaufende Maillard Reaktion katalysiert wird, wodurch in hohem Maße Malzfarb- und Aromastoffe gebildet werden.

Am Düsenaustritt 5 wird mittels der Reflexionslichtmeßeinrichtung 11 der Bräunungsgrad des Extrudates abgetastet und an den Rechner 8 gegeben. Rechner 8 führt einen Soll-Ist-Wert-Vergleich durch und steuert aufgrund dessen das Einspritzaggregat 9 derart, daß bei einer Überschreitung eines bestimmtes Bräunungsgrades die Zufuhr der Milchsäure verringert und bei einer Unterschreibung des Bräunungsgrades die Zufuhr erhöht wird.

Da der Bräunungsgrad gleichzeitig auch ein Indikator für die gebildete Aromamenge ist, wird somit durch die Steuerung der injizierten Milchsäure ein konstanter pH-Wert im Extruderzylinder eingestellt.

Beispiel 1

Gerste mit einem Rohproteingehalt von 13,1% und einem Fouchtegehalt zwischen 10 und 18% wird in einen Doppelschneckenextruder ZE 25x 33 D eingegeben. Nach einer Schneckenlänge von 10D wurde durch die Zylinderwandung eine 0,1molare wäßrige Milchsäurelösung injiziert.

In diesem Extruderbereich liegt das Getreide bereits in stark zerkleinerter Form vor und weist einen pH-Wert von 5,8-6,0 auf. Im nachfolgenden Extruderabschnitt wurde eine Temperatur von 150-18O⁰C eingestellt und bei einem Druck von ca. 15 MPa gearbeitet. Durch die Düse wurde das Extrudat in Strangform ausgestoßen und mittels einer Reflexionslichtmessc.igseinheit abgetastet. Die abgelesenen Reflexionswerte wurden von einem Rechner erfaßt und über einen eingestellten Soll-Wert wurde die entsprechende Menge an Milchsäurelösung zudosiert. Diese Dosierung erfolgte solange, bis der eingestellte Soll-Wert des Bräunungsgrades erreicht war. Der pH-Wert des Extrudates wies Werte um 4,9-5,3 auf und die ermittelten Reflexionswerte sanken um 15-20 Einheiten von 41 auf 20-25. Die über Extinktionsmessung bei 430 nm erfaßbaren Molanoidine in einer 10%igen wäßrigen Lösung stiegen bei Anwendung der Milchsäure von 0,2 auf 0,4-0,45 Extinktionseinheiten. Das über eine simultane Destillation/Extraktion und UV-Messung bei 270nm erhaltene Aromakonzentrat hat im Vergleich zum Ausgangswert (2,8· 10~²mol/l) eine Konzentration von 7,5-9,8- 10"²mol/l.

Beispiel 2

Entsprechend dem Verfahren im Ausführungsbeispiel 1 wurde anstelle der Milchsäurelösung eine u,2molare wäßrige Magnesiumhydroxidlösung injiziert. Der pH-Wert des Extrudates wies Werte um 7,5-8,0 auf und die ermittelten Reflexionswerte der mit Magnesiumhydroxid behandelten Extrudate betrugen 20-22.

Die Extinktionswerte einer 10%igen wäßrigen Lösung der Melanoidine bei 430 nm, wurden zu 0,5-0,55 bestimmt. Das Aromakonzentrat wies Werte zwischen 8,0-8,5 · 10~²mol/l auf.

Beispiel 3

Entsprechend dem Verfahren im Ausführungsbeispiel 1 wurde anstelle der Milchsäurelösung eine 0,1molare wäßrige Ammoniumcarbonatlösung zudosiert. Der pH-Wert des Extrudates wies Werte zwischen 7,5-8,0 auf und der ermittelte Reflexionswert der mit Ammoniumcarbonatlösung versetzten Extrudate betrugen 18-22. Die Konzentration der Aromastoffe beträgt 8,5 10~²mol/l. Die Extinktionswerte einer 10%igen wäßrigen Lösung der Melanoidine bei 430 nm, lagen zwischen

Beispiel 4

Weizen mit einem Rohproteingehalt von 12,0% und einem Feuchtegehalt zwischen 10 und 18% wird in einen Doppelschneckenextruder ZE25x 33 D eingegeben. Nach einer Schneckenlänge von 10D wurde durch die Zylinderwandung eine 0,1 molare wäßrige Milchsäurelösung injiziert. In diesem Extruderbereich liegt das Getreide bereits in stark zerkleinerter Form vor und weist einen pH-Wert von ca. 6,0 auf. Im nachfolgenden Extruderabschnitt wurde eine Temperatur von 150-180⁰C eingestellt und bei einem Druck von ca. 15MPa gearbeitet. Die Regulierung des Bräunungsgrades erfolgte wie im Ausführungsbeispiel 1 beschrieben, über eine Reflexionslichtmessungseinheit mit Rückkopplung zur Einspritzeinrichtung. Der pH-Wert des Extrudates wies Werte um 4,7-5,0 auf und die ermittelten Reflexionswerte sanken um ca. 20 Einheiten von 45 auf 25. Die Extinktionswerte einer 10%igen wäßrigen Lösung der Extrudate bei 430 nm stiegen bei Anwendung der Milchsäure von 0,18 aufwerte um 0,45. Die über simultane Destillation/Extraktion und UV-Messung bei 270nm erhaltenen Aromakonzentrationen stiegen von 2,4 · 10~²mol/l auf 6,5-7,0 · 10"²mol/l.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von malzartigen Produkten aus Getreideganzkorn für die Bierherstellung, sowie für den Einsatz in Brot- und Backwaren, woboi das Getreide einer Extrusionsbehandlung in einem Ein- oder Doppelschneckenextruder unter Temperatur und Druck unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Bildung einer maximalen Menge an Färb- und Aromastoffen der pH-Wert des kontinuierlich hergestellten Getreideextrudats durch Einspritzen einer Säure, einer Base oder einer Elektrolytlösung gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzung durch die Wandung des Extruders in einem Extrusionsbereich erfolgt, in dem ein durch den Extrusionsvorgang zerkleinertes Korn vorliegt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des pH-Wert in einem Bereich von 5-9 erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des pH-Wertes in Abhängigkeit des Bräunungsgrades des hergestellten Extrudates erfolgt.

5. Verfahren nach einer der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des pH-Wertes in Abhängigkeit der flüchtigen aus dem Extruder austretenden und quantitativ analysierten Kohlendioxydmenge bzw. Konzentration erfolgt.

6. Verfahren nach einer der A sorüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Säure für die Einstellung des pH-Wertes ivmchsäure, Essigsäure, Ascorbinsäure, Salzsäure oder Schwefelsäure eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Base für die Einstellung des pH-Wertes Natronlauge, Magnesiumhydroxid oder Ammoniaklösung eingesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolytlösung Ammoniumkarbonat oder Kalziumphosphat eingesetzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bräunungsgrad des aus dem Extrusionsraum ausgetretenen Extrudats mittels einer Reflexionslichtmessung abgetastet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Extrudates mittels einer in das Extrudat eingreifenden Sensoreinrichtung kontinuierlich abgetastet wird, und daß ein Rechner entsprechend der abgetasteten Werte die Einspritzmenge der Säure, Base oder Elektrolytflüssigkeit derart steuert, daß der gewünschte Bräunungsgrad des Extrudates eingehalten wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einem Ein- oder Doppelschneckenextruder mit einer Antriebs- und Getriebeeinheit, mit einem Materialaufnahmetrichter und einer an den Extruderauslaß angeordneten Extruderdüse, dadurch gekennzeichnet, daß der Extruderzylinder (6) nach etwa 3D Länge (D = Schneckendurchmesser) ab der Materialeinfüllöffnung (2) eine Flüssigkeitseinspritzöffnung mit einem Rückschlagventil aufweist, daß die Einspritzöffnung über eine Leitung mit einem Einspritzaggregat (9) verbunden ist, daß das Einspritzaggregat (9) mit einem Behälter (10) für eine Säure, Bare oder einer Elektrolytflüssiqkeit verbunden ist, daß an der Extruderdüse (5) eine Abtasteinrichtung (11) angeordnet ist, die mit einem Rechner (8) verbunden ist, daß der Rechner (8) mit dem Einspritzaggregat (9) verbunden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (11) als Reflexionslichtmeßeinrichtung oder als pH-Wert Meßeinrichtung ausgebildet ist.

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