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Verfahren zur Herstellung und Verarbitung eines neuartigen
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Malzprodukts Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur E;erstellung
und Verarbeitung eines neuartigen Malzprodukts nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Die Vermälzung von Braugerste zu Braumalz erfolgt in erster Linie
mit der Zielsetzung, ein komplettes Enzyme system durch die Keimung zu aktivieren
und zu synthetisieren und durch den enzymatischen Abbau von Zellwänden im Korn eine
gewisse Porosität zu erreichen, die mit dem Fachbegriff "cytolytische Lösung" umschrieben
wird und die Verfügbarmachung der Malzinhaltsstoffe positiv beeinflußt. Ferner hat
die Mälzung das Ziel, malztypische Farb- und Aromastoffe zu bilden. Braumalz ist
neben Hopfen, Wasser und Hefe nach dem Biersteuergesetz ein in der BRD vorgeschrlebener
Rohstoff zur Bierbereitung. Die Verarbeitung des Malzes erfolgt in der eise, daß
Malzschrot mit Wasser eingemaischt wird. über mehrere Temperaturstufen werden durch
die anwesenden Malzenzyme-die technologisch relevanten Malzinhaltsstoffe in die
für die Bierbereitung erforderliche Beschaffenheit überführt. Sie werden zum Teil
in dem Maischewasser gelöst, das dann die Vorderwürze darstellt. Mit weiterem Wasser
(Schwänzwasser) werden die restlichen enzymatisch so aufbereiteten Ilalzinhaltsstoffe
gelöst. Die ausgelaugten Malzrückstände werden als Biertreber gewonnen, die Vorderwürze
und die übrigen Nachgüsse in dem Würzekessel vereint, mit Hopfen gekocht undaischließend
mit Hefe zu Bier vergoren.
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Das Darren des gekeinten Getreides erstreckt sich über einen Zeitraum
von 16 bis 20 Stunden und benötigt pro Tonne Fertigmalz einen Energieverbrauch von
rund 815 Ktfli bzw. 700 000 Carl, Die Verarbeitung eines solchen Malzes zu Würze
umfaßt einen Zeitraum von ca. 2,5 bis 3 Stunden.
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Diese sogenannte Maisch- und Läuterarbeit ist infolge der durch den
Rohstoff Malz bedingten Verarbeitungseigenschaften mit diesem Zeitaufwand durchzuführen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nalzprodukte herzustellen,
die sich im Vergleich zur herkömmlichen Malzbereitung mit geringerem Energieeinsatz
herstellen lassen und die die Verarbeitungseigenschaften besitzen, sich wie normales
Malz unter Hinzufügung von Grün- oder Darrmalz konventionell und mittels Dekantern
oder Hydrozyklonen auch kontinuierlich verarbeiten lassen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die in dem Hennzeichnungsteil
des Anspruchs 1 angegebenen merkmale.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bereitung des neuen Malzproduktes
besteht in der Verwendung der Hochtemperatur-Extrusionskochung tHTEC). Diese Verfahrenstechnik
ist für die Bereitung von Malzprodukten zur Bier bereitung völlig neuartig. Die
klassische Mälzereitechnologie lehrt, daß nach Erreichen des für die Keimung erforderlichen
Wassergehaltes und der Leimung selbst die nachfolgende Trocknung und Ausdarrung
so zu erfolgen hat, daß für die Maischarbeit ein breites und auch in seiner Konzentration
ausreichendes Enzymspektrum erhalten bleibt. Diese Zielsetzung wird dadurch erreicht,
daß die insbesondere für die Ausdarrung erforderlichen Temperaturen von ca. 1000
C erst dann angesteuert werden, wenn der Wassergehalt des Malzes entsprechend abgesenkt
wurde. Dies bedeutet, daß eine Erhöhung der Temperatur über 800 C erst vorgenornmen.wird,
wenn
der lasseruehalt im Darrgut unter 20 % abgesenkt ist. Bei der
erfindungsgeäßen Verfahrenstechnik zur Bereitung eines neuartigen Malzproduktes
wird gleichfalls von geweichter und angekeimter Gerste ausgegangen. Die Trocknung
wird auf einer herkömmlichen Darre oder aber auch auf für die Getreidetrocknung
üblichen Trocknern auf einen Wassergehalt von ca. 15 bis 25 % betrieben. Sodann
erfolgt die Extrusion des so vorgetroc}neten geschroteten Grünmalzes. Vor der Extrusion
können die Malzkeime (zur (lMrzelkeime) abgetrennt werden. Im Gegensatz zur herkömmlichen
Malzbereitung ist die Entfernungdieser Keime nicht erforderlich, vielmehr kann ihre
Anwesenheit den Gehalt an niedermolekularen Eiweißverbindungen in der Würze erhöhen.
Diese Verbindungen sind für die Hefe2rnahrung sehr wichtig. Durch die erfindungsgemäße
Behandlung auch der h7urzelkeime verursachen diese keine nachteiligen Wirkungen
für die Bierqualität.
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Der Extrusionsvorgang bewirkt eine erhebliche Druck- und Temperaturerhöhung
des Extruslonsgutes. Das bei hohen Drücken und bei Temperaturen von 100 bis 200°
C überhitzte anwesende Wasser führt zu einer erheblich gesteigerten Reaktivität.
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Diese Eigenschaft führt zu einer Plastifizierung der im Extrusionsgut
vorhandenen Stärke. Sie wird in ihrer Struktur so verändert, daß sie die Löslichkeitseigenschaften
einer verkleisterten Stärke aufweist. Bei den herrschenden Extrusionstemperaturen
werden ferner die durch die Keimung enzymatisch gebildeten proteinischen und amylolytischen
niedermolekularen Abbauprodukte zu malztypischen Aroma- und Farbstoffen umgelagert.
Als Folge der bestehenden Extrusionstemperatur und des Druckes werden alle im Gut
vorhandenen Enzyme inhibiert oder inaktiviert, wobei der Wassergehalt des Extrudatgutes
nach dem Verlassen des Extruderkopfes auf rund 10 % absinkt.
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Somit wird nach dem erfindungse:äßen Verfahren ein Extrudat hergestellt,
das die typischen Sialzaroma- und Farbstoffe enthalt, eine gut wasserlösliche Stärke
aufweist, einen lagerstabilen Wassergehalt besitzt und keine Enzyme enthält. Uberraschend
ist die Tatsache, daß ein solches keine Enzyme mehr enthaltendes Extrudat dennoch
als Rohstoff für die Brauerei einsetzbar ist. Üblicherweise können nur rund 30 %
Rohfrucht, das ist unvermälzte Gerste, Reis oder Mais o.a.m., mit den Enzymen des
Gerstenmalzes mitverarbeitet werden, ein höherer Anteil führt nicht zur vollständigen
Nutzung der Rohfruchtinhaltsstoffe, da das Enzympotential des Malzes dann nicht
mehr ausreichend ist.
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Die erfinderische Leistung besteht nun darin, daß die Extrusion von
gekeimten Cerealien so zu erfolgen hat, daß mit einer minimalen Enzymzugabe eine
vollständige Nutzung der technologisch relevanten Malzinhaltsstoffe möglich wird.
Die Extrusion bei relativ hohen Wassergehalten von vorzugsweise 20 - 25 % und relativ
niedrigen Temperaturen von vorzugsweise 100 - 140° C und bei höheren Drucken hat
zur Folge, daß die Stärke in einer solchen Weise plastifiziert wird, daß so hergestellte
Extrudate mit nur einem Anteil von 10 bis 20 % eines enzymhaltigen Materials, z.B.
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Gerstenmalz vermischt werden müssen, um die Stärke in der erforderlichen
Weise abzubauen. Die erfindungsgemäße Behandlung von gekeimtem Getreide führt also
dazu, daß mit einem Minimum an zuzusetzenden Enzymen eine Nutzung der technologisch
relevanten Inhaltsstoffe möglich wird. Diese Behandlung führt noch zu einem weiteren
Vorteil, der für die Verarbeitung des Extrudates genutzt werden kann.
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Herkömmliches Malz wird eingemaischt und dann geläutert.
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Diese Vorgänge sind zeitabhängig, da die Lösungsvorgänge
yrößtenteils
durch Enzslreaktionen beeinflußt werden; sie dauern rund 2 bis 3 Stunden. Die erfindungsgemäße
nehandlung von Getreide führt nun dazu, daß die Lösung der technologisch relevanten
Inhaltsstoffe bereits nach 30 bis 60 Minuten abgeschlossen ist. In dieser Zeit wird
die Stärke durch die amylolytischen Enzyme abgebaut, erfolgt ein ausreichender Eiweißabbau
sowie die Lösung weiterer Inhaltsstoffe wie z.B. der Gerbstoffe.
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Diese bessere Verfügbarkeit der Inhaltsstoffe gestattet eine kontinuierliche
Arbeitsweise, d.h. die Würzegewinnung kann im Gegensatz zur Verarbeitung herkömmlichen
Malzes kontinuierlich vorgenommen werden. Es hat eine Reihe von Versuchen gegeben,
die Würzegewinnung kontinuierlich zu gestalten. Bekannt wurde das Centri-Brew-Verfahren
der Firma Alfa-Laval; es hat keine brautechnische Anwendung gefunden. Mit der externen
Würzekochung wurde mit dem Ziel, Energie zu sparen, eine kontinuierliche Würzekochung
bei Temperaturen über 1000 C entwickelt. Diese technische Entwicklung kann ihre
volle Ausschöpfung finden, wenn auch die Würzebereitung kontinuierlich erfolgt.
Somit ist der Bedarf eines Verfahrens zur kontinuierlichen Würzebereitung gegeben.
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Das erfindungsgemäß hergestellte Extrudat läßt sich nunmehr in einer
erfindungsgemäß ausgestalteten Verfahrensweise dadurch verarbeiten, daß dieses mit
Wasser eingemaischt wird, über brautechnologisch bekannten Te:nperaturprofilen in
geeigneten Haltestrecken erwärmt und anschließend die Würze über Dekanter oder Hydrozyklone
von den Feststoffen (Biertreber) abgetrennt wird. Zur nahezu vollständigen Auslaugung
werden die Biertreber ein oder mehrere Male mit Anschwänzwasser neu angeschlämmt
und über die zuvor genannten Einrichtungen von der Würze getrennt.
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Sei dir-sen erfindungsgemäßen Verfahren zur Würzegewinnung kann mit
eines höheren Feststoffanteil gearbeitet werden, d.h. der Anteil Extrudat in der
Maische kann höher bemessen werden als bei der mischung herkömmlichen Malzes, ohne
daß es zu einer Ausbeuteminderung kommt. Die Würze ist dann in heiße Zustand mit
Dampf während der Kochung oder mit heißem oder kaltem Wasser nach der Kochung zu
verdünnten.
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Die durch die erfindungsgemäße Behandlung erzielten Vorteile sind
folgende: Die Bereitung des neuartigen Nalzextrudates erfolgt mit rund 40 bis 50
% geringerem Energieaufwand, wobei eine kontinuierliche Arbeitsweise die vorteilhafteste
Verfahrenstechnik darstellt. Die Extrusion führt über die gleichen Bildungsmechanismen
auch zu malztypischen Farb- und Aromastoffen. Bekanntlich führt bei der herkömmlichen,
über einen Zeitraum von 6 - 8 Stunden dauernden Ausdarrung höhere Temperatur, z.B.
solche über 1000 C, auch zur Bildung von flüchtigen Stoffen, die Vorstufen oder
aber auch selbst Off-Flavorkomponenten darstellen. Die Bildung dieser Komponenten
ist bei der kurzfristigen Extrusion von ca.
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1 bis 5 Sekunden nur in geringer Menge möglich. Insbesondere die relativ
hohen Temperaturen während der Extrusion führen zu einer Denaturierung höherer molekularer
Eiweißverbindungen, deren Ausscheidung die kolloidale Stabilität des Bieres verbessern
kann.
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Die Struktur der phenolischen Verbindungen, insbesondere der Gerbstoffe,
wird durch die nur kurzzeitige Extruderbehandlung nicht wesentlich verändert. Bekanntlich
verursachen solche Verbindungen, abhängig vom Oxidations-und Polymerisationsgrad,
eine negative Wirkung auf die kolloidale Stabilität des Bieres.
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Die bei der Extrusion sich bildenden maiztypischen Farb-und Aroma
stoffe garantieren die Färbung und hromatisierung einer Würze. Somit kann die Verarbeitung
des Malzextrudates auch mit Grünmalz erfolgen, das gegenüber dem Darrmalz ein breiteres
Enzymspektrum besitzt und hinsichtlich der wesentlichen Enzyme, wie Amylasen und
proteolytischen En-Enzyme höhere Konzentrationen aufweist. Insbesondere die üie
Gummi stoffe abbauenden Enzyme des Grünmalzes können voll genutzt werden mit der
Folge, daß die Filtrierbarkeit des Bieres verbessert werden kann. Diese Enzyme werden
z.B. durch die Darrung nahezu vollständig inaktiviert.
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Im Vergleich zur Verarbeitung herkömmlichen Malzes ist die Würzegewinnung
aus dem neuen Malzprodukt mit der erfindungsgemäßen Verfahrenstechnik mit rund 20
bis 30 % geringerem Energieaufwand möglich.
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Die abgetrennten Biertreber weisen einen im Vergleich zu Trebern aus
herkömmlichen Malzen höheren Feststoffanteil auf (50 %). Dies hat zur Folge, daß
die Auslaugung vollständiger erfolgt und die Biertreber sich leichter zu trockenem
Tierfutter verarbeiten lassen.
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Die Arbeitsweise, mit einem höheren Feststoffanteil einzumaischen,
führt zu konzentrierteren Würzen, die wiederum verdünnt werden müssen. Dies kann
z.B. mit Dampf in einem e>:ternen Kocher vorgenommen werden. Sowohl das rSischen
mit höheren Feststoffanteil, wie auch die Verdünnung während der externen Würzekochung
ist eine energiesparende Verfahrensvariante.
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Der wohl entscheidenste Vorteil des neuen Malzproduktes ergibt sich
aus seinen hervorragenden Verarbeitungseigenschaften. Als Folge der kürzeren Maischzeiten
und der
verfahr@nstechnisch günstigeren Feststoffaltren@@ng ist
eine kontinuierliche Würzc'c-inung möglich.
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Aus der DE-PS 28 51 053 ist ein Verfahren bekannt, mit dem gekeimtes
Brotgetreide durch Extrusion behandelt wird, um dieses keimfrei zu machen und vorhandene
Enzyme vollständig zu inaktivieren. Ferner entstehen unter der Einwirkung der kombinierten
Druck- und Wärmebehandlung Farb- und Aromastoffe, und die Stärke wird teilweise
dextriniert (Spalte 2 Zeile 56). Das Extrudat wird gemahlen oder geschrotet als
Zusatz oder als ausschließlicher Bestandteil zur Teigbereitung für Brot- oder Dauerbackwaren
verwendet.
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Zielsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die vollständige
Dextrinierung der Stärke durch eine umfassende Plastifizierung, die dadurch erreicht
wird, daß bei relativ hohen Wassergehalten (20 - 25 %) und bei hohen Drucken sowie
niedrigen Temperaturen von 100 - 200°C die gekeimte Gerste verarbeitet wird. Die
Extrusion bei diesen erfindungswesentlichen Paramtern ermöglicht die Herstellung
von Malzprodukten, die sich aufgrund ihrer sehr guten Verarbeitungseigenschaften
insbesondere mit nur einem vergleichsweise geringen Enzympotential verarbeiten lassen.
Der DE-PS 2851 o53 kann keine Anregung entnommen werden, mit der Hochtemperatur-Extrusionskochung
ein Malzprodukt herzustellen, das gegenüber herkömmlichen Malzen zudem noch entscheidende
Vorteile besitzt. Die vollständige Inaktivierung der Enzyme des Grünmalzes hindert
an der Verwertung des Erfindungsgedankens der DE-PS 18 51 053. Das Wesentliche der
erfindungsgemäßen Extruderbehandlung von gekeimter Gerste liegt in der verbesserten
Zugänglichkeit der Inhalts stoffe für die über Grün- oder Darrmalz zugeführten Enzyme,
so daß mit einem Minimum an Enzymen alle relevanten Inhalts stoffe
genutzt
werden können. Infolge dieser Eiaenschaft cignen sich dicse Malzprodukte auch hervorragend
für eine kontinuierliche Würzegewinnung mittels Dekantern oder Hydrozyklonen.