-
nzymaktve I4ischung und einstufiges Verfahren zum Aufschluß ungemälzter
Cerealien mit Hilfe dieser Mischung Die Erfindung betrifft eine enzymaktive Mischung
zum enzymatischen Aufschluß von ungemälzter Gerste oder anderen ungemälzten Cerealien
wie Weizen, Reis, Hirse, Mais, Roggen.
-
Die enzymaktive Mischung enthält neben Malz und/oder enzymaktivem
Malzextrakt einerseits noch zusätzlich mikrobielle und/oder pflanzliche Enzyme.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren, das unter Verwendung der erfindungsgemäßen
enzymaktiven Mischung einen technologisch und ökonomisch gtinstigen Aufschluß von
Cerealien-Rohfrucht bei nur einer einzigen Maischrast ermöglicht.
-
Die klassischen Maischverfahren zur Herstellung von Bierwürze gehen
vom Rohstoff Gerstendarrmalz aus, das in einem vorgeschalteten relativ langwierigen
und aufwendigen Mälzungsprozeß aus Braugerste hergestellt wird. Der teilweise Ersatz
des Malzes durch billigere ungemälzte Gerste oder
sonstige ungemälzte
Cerealien (Rohfrucht) ist möglich und in vielen Ländern seit langem üblich. Aufgrund
noch bestehender gesetzlicher Bestimmungen ("ReinheitsgebotZ') ist dieser ökonomisch
und technisch vorteilhafte Rohfruchteinsatz in deutschen Brauereien z.Z. noch auf
Ausnahmefälle, z.B. die Herstellung von Exportbieren, beschränkt.
-
Der Ersatz des Malzes durch Rohfrucht beim Maischen funktioniert indessen
ohne Zusatz von Enzymen nur in sehr beschränktem Umfang. Um den Rohfrucht-Schuttungsanteil
vergrößern zu können, werden seit einigen Jahren Arbeitsweisen vorgeschlagen, die
den Zusatz von mikrobiellen Enzymen - insbesondere a-Amylase, Amyloglucosidase (=
Glucamylase) und Protease -neben Malz vorsehen. Mit den neueren Verfahren gelingt
es jetzt bis zu etwa 80 % Rohfrucht-Schüttungsanteil als Gersten- oder Maisrohfrucht
zu verarbeiten, ohne daß die Qualität des aus dem Aufschlußprodukt gewonnenen Bieres
zu stark leidet.
-
Die aus der Fach- und Patentliteratur bekannten Verfahren zum enzymatischen
Rohfruchtaufschluß haben jedoch alle den Nachteil, relativ langwierige und komplizierte
Maischverfahren zu erfordern. So arbeiten zum Beispiel relativ moderne Verfahren
gemäß US-Patent 3 679 431 mit zunächst einer Maischrast bei 60 - 1000C unter a-Amylase-Zusatz,dann
bei 25 - 6000 unter Zusatz von ß-Amylase bzw. Malz und Protease. Der ganze Prozeß
hat eine Dauer von etwa 8 Stunden.
-
Dieses wie auch andere bekannte Verfahren haben außerdem den Nachteil,
daß die zugegebenen Enzyme und enzymaktiven Stoffe in ihrer Aktivität nicht standardisiert
sind und meist zu verschiedenen Zeiten und bei verschiedenen Temperaturen zugesetzt
werden müssen. Ohne standardisierte Enzymzubereitungen kann jedoch eine ausreichende
reproduzierbare Steuerung des Verfahrens nicht erreicht werden.
-
In der DT-AS 2 223 656 ist ein zweistufiges Verfahren beschrieben,
durch das die Maischzeit auf etwa drei Stunden verkürzt, und das Verfahren wegen
der Durchführung der zwei Maischrasten bei steigenden Temperaturen wesentlich vereinfacht
wird. Das Enzym wird dort als standardisiertes Gemisch zu Beginn des Maischprozesses
zugegeben. Durch die Verwendung von hochdiastatischem Spezialmalz kann der Malzschüttungsanteil
darin auf etwa 10 % reduziert werden, ohne daß die Qualität des aus dem Aufschlußprodukt
hergestellten Bieres absinkt.
-
Es wurde nun gefunden, daß eine noch rationellere Arbeitsweise als
die in der DT-AS 2 223 656 angegebene möglich ist, wenn neben hochdiastatischem
Spezialmalz, Bakterien-a-Amylase, Amyloglucosidase und Papain oder Ficin auch noch
Cellulase und gewünschtenfalls Bakterienproteinase und andere Enzyme als enzymatisch
wirksame Substanzen eingesetzt werden und die eingesetzte Rohfrucht annähernd mehlfein
vermahlen wird. Auf diese Weise wird eine weitere Verkürzung der Maischzeit sowie
die Beschränkung auf eine einzige Maischrast möglich.
-
Weiterhin wurde gefunden, daß eine noch größere Sicherheit und Reproduzierbarkeit
des Verfahrensablaufes resultiert, wenn nicht nur die zugesetzten mikrobiellen und
pflanzlichen Enzyme standardisiert, sondern das Spezialmalz zusammen mit den mikrobiellen
und pflanzlichen Enzymen zu einem standardisierten enzymaktiven Gemisch vereinigt
wird. Auf diese Weise werden die dem Malz nattirlicherweise eigenen Enzym-Aktivitätsschwankungen
durch die übrigen zugesetzten Enzyme kompensiert.
-
Darüberhinaus wurde gefunden, daß es Vorteile brintrt, (Its Spezialmalz,
insbesondere Weizengrünmalz, unter Erhaltung seiner Enzyme zu extrahieren und den
getrockneten Extrakt zu verwenden. Der Einsatz dieses enzymaktivi1 Malzextraktes
beim Rohfruchtaufschluß hat gegenüber eler .itverwendung von nichtextrahiertem Malz
den Vorteil, zu einer schnelleren Verzuckerung zu führen und zudem Würzen mit geringerem
Gerbstoffgehalt zu liefern. Auch dieser enzymaktive Malz-Trockenextrakt wird vorteilhaft
mit den iibrigen mikrobiellen und planzlichen Enzymen vereinigt und im Hinblick
auf verflüssigende, verzuckernde und proteolytische Wirkung standardisiert.
-
Die erfindungsgemäße enzymaktive Mischung zum Aufschluß ungemälzter
Gerste und/oder anderer ungemälzter Cerealien enthält neben Malz und/oder enzymaktivem
Malzextrakt die Enzyme Amyloglucosidase, ß-Amylase, Cellulase und eine pflanzliche
Protease wie Papain oder Bromelin sowie gewünschtenfalls eine oder mehrere Bakterien-
oder Pilzproteasen und/oder noch weitere Enzyme (z.B. Pektinasen).
-
Eine enzymaktive Mischung dieser Art weist etwa folgende Aktivitätswerte
auf: 100 bis 350 SKB-Einheiten («-Amylase-Einheiten) pro Gramm, 80000 bis 250000
NF-Protease-Einheiten pro Gramm, 1500 bis 4000 Cellulase-Einheiten pro Gramm und
30 bis 100 Amyloglucosidase-Einheiten pro Gramm.
-
Die Herstellung des erfindungsgemäßen enzymaktiven Gemisches kann
beispielsweise durch Zusammenmischen von 80 bis 98 % Darrmalzmehl mit etwa 100 SKB-Einheiten
und/oder enzymaktivem Malzextrakt mit etwa 200 SKB-Einheiten; 1 bis 5 A Amyloglucosidase
aus Schimmelpilzen mit etwa 100 Amyioglucosidase-Eiiüleiten pro Gramm; 0,5 bis 1,5
% a-Amylase aus Bakterien mit etwa 4000 SKB-Einheiten pro Gramm; 0,1 bis 0,3 0 Pflanzenprotease
(vorzugsweise Papain oder i?icin) mit 50 . 106 NF-Protease-Einheiten pro Gramm;
0 bis 15 ß Stärke als enzymfreie Trägersubstanz erfolgen.
-
Selbstverständlich hat auch ein stärker verdünntes bzw.
-
stärker konzentriertes Enzymgemisch bzw. ein aus weniger bzw. höher
aktiven Enzymen zusammengesetz-tes Gemisch die gleiche Wirkung, wenn nur das oben
genannte Verhältnis der Aktivitäten pro Gramm Gemisch eingehalten wird.
-
Dieses Verhältnis kann ggf. durch Abmischen untersch.iedlich aktiver
Enzymchargen bzw. Variieren der Menge der enzymfreien Trägersubstanz (z.B. Maisstärke,
Laktose o.ä.) standardisiert werden. Es ist allerdings zu beachten, daß mindestens
50 der a-Amylase-Aktivität aus Malz bzw.
-
Malzextrakt stammen sollte.
-
Der enzymaktive Malzextrakt kann aus hochdiastatischem Malz, insbesondere
aus Weizengrünmalz gewonnen werden.
-
Dazu wird das zerkleinerte Malz mit Wasser durch einbis dreistündiges
Maischen bei 50 bis 58 0C extrahiert
und anschließend schonend,
z.B. im Vakuumverdampfer und Vakuumtrockner, getrocknet. Der resultierende enzymaktive
Malzauszug enthält den größten T1 der Malzkohjenhydrate sowie die Enzyme des Ausgangsmalzes
in fast unver minderter Menge. Die α-Amylaseaktivität des erfindungsgemäßen
Malzextraktes liegt bei 100 bis 300 SKB-Einheiten pro Gramm. Der enzymaktive Malzextrakt
wird, wie oben beschrieben, mit den übrigen Enzymen zum erfindungsgemäßen enzymaktiven
Gemisch vereinigt.
-
Die angegebenen Enzymaktivitäten sind wie folgt definier und bestimmt
worden: Amyloglucosidase-Aktivität Eine Amyloglucosidase-Einheit entspricht der
Menge Enzym, die bei pH 4,4 und 25 0C in einer Minute aus löslicher Stärke so viele
reduzierende Gruppen freilegt, 4aß diese bei jodometrischer Bestimmung einem µMol
entsprechen.
-
Die Durchführung der Bestimmung erfolgt wie beschrieben von H.J. Pieper:
Mikrobielle Amylasen bei der Alkoholgewinnung, S. 48-49, Verlag Ulmer, Stuttgart,
1970.
-
α-Amylase-Aktivität Eine α-Amylase-Einheit nach Sandstedt,Kneen
und Blish (SKB-Einheit) entspricht der Menge Enzym, die bei pH 4,7 und 20 0C 1 Gramm
lösliche Stärke in Gegenwart eines Überschusses von B-Amylase soweit dextriniert,
daß sich bei Färbung der Ansatzlösung mit Jod eine genormte Vergleichs farbe ergibt.
I)ie Durchführung der Bestimmung erfolgt nach der Vorschrilt der ASBC, wie sie wiedergegeben
ist in J. de Clerck: Lehrbuch der Brauerei, Bd. II, S. 597-600, Verlag VLB, Berlin,
1965.
-
Protease-Aktivität Eine NF-Protease-Einheit entspricht der Menge Enzym,
die unter den Iteakti onsbedingungen innerhalb von einer Stunde bei pH 6,0 und 40°C
aus Casein soviele trichloressigsäurelösliche Spaltprodukte bildet, daß sie mit
der Farbreaktion nach Folin und Ciocalteu gemessen einem µ Gramm Tyrosin enteprechen.
Die Durhführung der Bestimmung erfolgt wie für Papain beschrieben in: First Suppl.
Food Chemical Codex, end. Ed., S. 86-87, Verlag National Academy of Sciences, Washington,
1974.
-
Cellulase-Aktivität Es wird eine geeignet verdünnte Lösung von Enzympräparat
in 0,05 M Acetatpuffer, pH 4, hergestellt. Genau 10 ml dieser Enzymlösung werden
in einem 50 ml-Erlenmeyerkolben bei 40°C temperiert. Dann wird ein auf 1 x 1 cm
zugeschnittenes Filterpapierstück (Fa. Schleicher & Schüll, Schwarzband Nr.
589) zugegeben und auf einer Reziprok-Schüttelmaschine geschüttelt bis das Filterpapierstück
gelöst ist. Die Zeit bis zur vollständigen Auflösung wird ermittelt. Die Cellulase-Aktivität
des Prfiparates ergibt sich damnach folgender Rechnung 3 000 000 Cellulase-Einh./Gramm
= Zeit [min] . Enzymmenge [g/Ansatz] Die Zeit bis zur Lösung des Filterpapieres
soll im Bereich von 10 bis 20C Minuten liegen, andernfalls ist die Messung mit mehr
oder weniger konzentrierter Enzymlösung zu wiederholmen. Die Cellulase-Aktivität
muß jeweils aus fünf Einzelmessungen gemittelt werden.
-
Das Verfahren gemäß der Erfindung arbeitet unter Einsatz von ungemälzter
Gerste und/oder anderer Rohfruchtarten als Ausgangsmaterial. Der Rohstoff wird bis
auf mindestens 70 0 Feinmehlanteil vermahlen und zusammen mit 5 bis 15 ; des erfindungsgemäßen
enzymaktiven Gemisches sowie mit 2 bis 8 Liter Wasser pro kg Rohstoff eingemaischt.
Die Maische wird dann nur einer einzigen Maischrast von 1 bis 3 Stunden Dauer und
einer Temperatur von 62 bis 680C, vorzugsweise 65 0C unterworfen. Das Verfahren
arbeitet in einem pH-Bereich von ca. 4,8 - 6,2; vorzugsweise 5,2 - 5,8. Eine pH-Korrektur
ist jedoch nicht notwendig, da sich der vorzugsweise genannte Bereich mit normalem
Trinkwasser oder Brauwasser ohnehin von selbst einstellt. Die Abtrennung der Würze
von den unlöslichen Treberbestandteilen erfolgt über eine geeignete Vorrichtung,
wie z.B. Druckfilter, Vakuum-Drehfilter oder Separator. Sie kann in üblicher Weise,
z.B.
-
durch Eindicken oder Sprühtrocknen, konzentriert werden.
-
Das erfindungsgemäße Maischverfahren erspart die sowohl für den Rohfruchtaufschluß
als auch für konventionelle Maischen sonst übliche Infusions- und Dekoktionstechnik
mit mehreren Temperaturstufen sowie Kochen oder Dämpfen von Teilmaischen oder der
Gesamtmaische. Der Maischprozeß wird somit durch die neue Arbeitsweise weit weniger
arbeits-, energie- und zeitaufwendig. Außerdem bietet sich das erfindungsgemäße
Verfahren zur Durchführung als einstufiger, kontinuierlicher Prozeß an.
-
Kontinuierlich kann das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gestaltet
werden, daß einem auf 62 bis 68 0C temperierten Reaktionsgefäß mit Rührwerk (Maischbottich)
die Rohstoffe samt Wasser und enzymaktiver Mischung in den oben angegebenen Mengenverhältnissen
laufend zugeführt werden. An anderer Stelle des Maischbottichs wird laufend Maische
in gleicher Menge abgefiihrt wie es dem Zulauf entspricht. Die Durchflußrate
wird
dabei so eingestellt, daß die mittlere Verweilzeit der Maische im Bottich eine bis
drei Stunden beträgt. Der Ablauf gelangt dann zur Abtrennung der Treber mittels
Separation oder Filtration. Infektionsprobleme ergeben sich beim kontinierlichen
Maischen wegen der hohen Arbeitstemperatur und der kurzen Verweilzeit nicht.
-
Beispiel 1 Herstellung von enzymaktivem Malzextrakt 50 kg Weizengrünmalz
mit 140 SKB-Einheiten pro Gramm Trockensubstanz und einem Trockensubstanzgehalt
von 66 %0 wurden in 125 1 Wasser eingestreut, das in einem üblichen Malzmilchapparat
mit Heizmantel auf 53°C vorgewärmt war.
-
Der Malzmilchapparat wurde dann ca. 30 Minuten bis zur restlosen Zerkleinerung
des Malzes laufen gelassen. Anschließend wurde unter Umrühren 90 Minuten bei 55°C
gehalten bevor über ein Schichtenfilter filtriert wurde. Das Filtrat wurde im Vakuum
bei 50°C eingedampft und getrocknet. Es resultierten 16,'? kg enzymaktiver Malzextrakt
mit 5 0X' Restwasser und 240 SKB-Einheiten pro Gramm.
-
Beispiel 2 Herstellung einer enzymaktiven Mischung aus Malz und Enzymen
900 g Weizendarrmalzmehl mit 100 SKB-Einheiten pro Gramm, 35 g Schimmelpilz-Amyloglucosidase
mit 1000 Amyloglucosidase-Einheiten pro Gramm, 8 g Bakterien--Amylase mit 4000 SKB-Einheiten
pro Gramm, 2 g Papain mit 50 . 106 NF-Protease-Einheiten pro Gramm, werden mit Maisstärke
auf 1000 g aufgefüllt und vermischt.
-
Beispiel 3 Herstellung einer enzymaktiven Mischung aus enzymaktivem
Malzextrakt und Enzymen Wie Beispiel 2, jedoch anstelle von 900 g Weizendarrmalzmehl
wurden 900 g enzymaktiver Malzextrakt nach Beispiel 1 eingesetzt.
-
Beispiel 4 kohfruchtaufschluß von Gerste mit enzymaktiver Mischung
gemäß Beispiel 2 30 kg Braugerste wurden auf 75 % Feinmehlanteil vermahlen und zusammen
mit 3 kg der enzymaktiven Mischung gemäß Beispiel 2 in 100 1 entionisiertem Wasser
von 6500 eingemaischt. Diese Maische wies einen pH-Wert von 5,5 auf. Sie wurde unter
Rühren 2 Stunden bei 650C gehalten und dann über ein Druck-Plattenfilter (Seitz-Filterschichten
Sorte R. 5) filtriert.
-
Die Verzuckerung (Jodnormalität) der Maische trat nach 85 Minuten
ein. Der Treberrückstand wurde mit heißem Wasser von 650C ausgewaschen. Es resultierten
185 1 Bierwürze mit 12,0 , nxtraktgehalt und einem Gerbstoffgehalt von 12 mg/1.
-
Beispiel 5 liohfruchtaufschluß von Gerste mit enzymaktiver Mischung
gemäß Beispiel 3 Es wurde wie in Beispiel 4 vorgegangen, jedoch mit der Abänderung,
daß anstelle der enzymaktiven Mischung gemäß Beispiel 2 die enzymaktive Mischung
gemäß Beispiel 3 in einer Menge von 3 kg eingesetzt wurde. Die Verzuckerung (Jodnormalität)
der Maische trat nach 60 Minuten ein.
-
Es resultierten 185 1 Bierwürze mit 12,3 % Extraktgeflalt und einem
Gerbstoffgehalt von 9 mg/l.
-
Beispiel 6 Kontinuierlicher Rohfruchtaufschluß 30 kg Braugerste wurden
auf 76 % Feinmehlanteil vermahlen und zusammen mit 3 kg enzymaktiver Mischung gemäß
Beispiel 2 mit entionisiertem Wasser von 65°C und auf 130 l Volumen aufgefüllt und
bei dieser Temperatur 2 Stunden lan gerührt. Jan wurden dem Maischgefäß kontinuierlich
15 kg/h Braugerste, 1,5 kg/h enzymaktive Mischung gemäß Beispiel 2 und 50 l/h Wasser
kontinuierlich zugeführt über Dosierschnecken bzw. Tosiprpumpen. Gleichzeitig wurde
ständig so viel Maische abgezogen, daß das Arbeitsvolumen im Maischbottich bei 130
konstant blieb. Die abgezogene Maische wurde filtriert. Es resultierte Würze, die
nach Auswaschung der Filter und Einstellung auf 12,3 " Extraktgehalt die gleichen
Eigenschaften aufwies wie die nach Beispiel 5 gewonnene Würze. Der konti-nuierliche
Maischprozeß konnte ohne Schwierigkeiten über 48 Stunden hinweg aufrechterhalten
werden.
-
- Patentansprüche -