Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4673
Main Title: Entwicklung eines optimierten Mälzungsverfahrens im Hinblick auf die Malzqualität, Reduzierung der Mälzungsdauer und Einsparungen von Produktionskosten
Translated Title: Development of an optimised malting regime with respect to malt quality, loss reduction and savings of production costs
Author(s): Müller, Christian
Advisor(s): Methner, Frank-Jürgen
Referee(s): Methner, Frank-Jürgen
Selmar, Dirk
Jacob, Fritz
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Letzte systematische Untersuchungen der Mälzereitechnologie stammen aus den 80er Jahren, obwohl die Vermälzungseigenschaften der heutigen Braugersten durch intensive Züchtung in den letzten Jahrzehnten optimiert wurden. Die gezielte Züchtung führte zu gesteigerten amylolytischen, zytolytischen und proteolytischen Enzymaktivitäten, und damit zu verbesserten Lösungseigenschaften. Demnach ist davon auszugehen, dass diese einen direkten, positiven Einfluss auf den gesamten Mälzungsprozess haben. Das Ziel dieser Arbeit war es, ein Mälzungsverfahren für aktuelle Braugerstensorten zu entwickeln, um die Mälzungsdauer und die Produktionskosten, unter Berücksichtigung einer optimalen Malzqualität zu senken. Zunächst mussten die entscheidenden Einflussparameter der einzelnen Prozessschritte im Hinblick auf die optimale Malzqualität separat untersucht werden. Für den Prozessschritt des Weichens wurde eine Weichtemperatur von 20 25 °C, eine erste Nassweiche von 5 6 Stunden, eine ausgedehnte Luftrast von mindestens 17 Stunden und eine möglichst kurze zweite Nassweiche von maximal 1,5 Stunden festgelegt. Bei Anwendung dieser Parameterbereiche konnte die schnellste und homogenste Ankeimung der untersuchten Braugersten beobachtet werden, die zu der höchsten zytolytischen Modifikation und Homogenität des Malzes führte. Bei Erhöhung der Keimtemperatur von 16 °C auf bis zu 24 °C konnte die Keimzeit um etwa 24 Stunden / 4 °C verkürzt werden, wobei eine nach MEBAK-Spezifikationen adäquate Malzqualität erzielt wurde, ohne den Mälzungsschwand zu erhöhen. Die optimale Keimtemperatur im Hinblick auf die resultierende Malzqualität betrug 20 °C. Des Weiteren konnte aufgezeigt werden, dass niedrige Schwelktemperaturen von 30 37,5 °C, gegenüber in der Mälzerei üblichen 50 65 °C, ebenfalls zu einer erheblich gesteigerten zytolytischen Modifikation des Malzes führen. Mit Erhöhung der Keim- und Verringerung der Schwelktemperaturen konnte zudem eine zu weit fortgeschrittene Eiweißlösung im Malz vermieden werden. Die für eine hohe Malzqualität und Homogenität separat optimierten Mälzungsparameter wurden in einem neuen Mälzungsverfahren zusammengeführt, das anschließend weiterentwickelt wurde. Letztendlich konnten dabei aus vier aktuellen Braugerstensorten Malze mit einer nach den MEBAK-Spezifikationen angemessenen Qualität innerhalb von fünf Tagen produziert werden. Außerdem wurde gegenüber einem siebentägigen, simulierten Industrieverfahren, das als Referenzmälzung diente, eine vergleichbare Malzqualität bei reduziertem oder vergleichbarem Mälzungsschwand erzielt. Nachteilig waren lediglich leicht verringerte Extraktgehalte im fertigen Malz aufgrund geringerer a- und ß Amylaseaktivitäten und minimal höherer pH-Werte in den Kongresswürzen. Positiv hervorzuheben sind vor allem eine höhere Zytolyse sowie Homogenität und eine verringerte und damit für die Verarbeitbarkeit in der Brauerei optimale Proteolyse. Dementsprechend geringere Gehalte peptidseitiger Vorläufer für Maillard-Reaktionen sowie ein reduzierter thermischer Einfluss beim Darren führten zu helleren Kochfarben in den Kongresswürzen, was wiederum auf eine Verbesserung der oxidativen Geschmacksstabilität im späteren Bier schließen lässt. Hinsichtlich der Verarbeitbarkeit der Malze konnte ein negativer Einfluss der „optimierten Mälzung“ auf das PYF Verhalten, die DON Bildung, das Gushingpotenzial und das Läuterarbeit ausgeschlossen werden. Niedrigere DMS P-Gehalte im Malz implizierten ein Energieeinsparpotenzial sowohl für die Mälzerei- als auch für die Brauereiindustrie. Außerdem konnte auf Basis des simulierten Industrieverfahren eine Kostenreduktion von bis zu 4,9 € / t Malz bzw. durchschnittlich 1,2 €/t ermittelt werden. Diese Kostenreduktion ergab sich durch einen etwas geringeren Mälzungsschwand und durch einen um ca. 11 % geringeren Strombedarf, für die Belüftung und die Kälteerzeugung beim Keimen. Schlussendlich kam das „optimierte Mälzungsverfahren“ im Vergleich zur Referenzmälzung mit fast zwei Tagen weniger aus. Dabei konnte eine höhere Malzqualität, ohne Erhöhung des Mälzungsschwandes, erzielt werden.
Malting technology has not been systematically investigated since the eighties although the malting properties of spring barley cultivars have been steadily improved by intensive breeding efforts since then. Selective breeding led to increased amylolytic, cytolytic and proteolytic enzyme activities which in turn result in a higher modification of malt. It can therefore be assumed, that the improved malting abilities of current barley cultivars should have an influence on the whole malting process. The present work deals with determining a malting program which is adapted to the properties of modern barley cultivars in terms of a reduction of both malting time and production costs without a significant sacrifice of its quality for brewing. For this, the most important malting parameters of the three malting steps steeping, germination and kilning were examined and optimized separately. For steeping, the fastest and most homogenous start of germination, resulting in the highest cytolytic modification and homogeneity in final malt, was gained with steeping temperatures between 20 25 °C, maintaining the first wet steep for 5 6 hours and the air rest for at least 17 hours. Furthermore, the second wet steep must not exceed 1.5 hours. An optimal germination temperature of 20 °C was identified with regard to the resulting malt quality, especially the cytolytic modification. When increasing the germination temperature from 16 °C to 24 °C, a germination time reduction of one day per 4 °C could be detected. In addition, applying comparably low withering temperatures of 30 37.5 °C instead of commonly applied 50 60 °C led to a significant improvement of the cytolytic modification of the final malt. Furthermore, increasing the germination and decreasing the withering temperature could avoid an excessively extensive proteolytic modification. Taking a high malt quality and homogeneity as well as a good processability into account, the individually optimized malting parameters were united into one malting procedure which was subsequently developed further. Four current spring barley cultivars were malted and a satisfactory malt quality according to the MEBAK-specifications could be achieved within five production days. In addition, the “optimized five-day malting procedure” was compared to a seven-day reference malting procedure, originating from an industrial malting plant. The malt produced from the four barley cultivars were comparable in terms of malt quality and malting losses. The only adverse effects of the accelerated malting procedure on the final malt quality was seen in marginally lower extracts caused by lower a- and ß amylase activities and slightly lower pH values in the congress worts. Clear advantages were identified concerning a higher cytolytic modification and homogeneity of the final malts, combined with a reduced and, therefore, better proteolytic modification with regard to the processability in the brewery. Accordingly, less amino acids which serve as precursors for the Maillard reaction, combined with a reduced thermal impact during kilning, led to lower malt colours which imply an improved oxidative stability of final beer. Furthermore, decreased formation of DMS-P may lead to economical advantages for the malting- as well as brewing industry. In spite of higher energy consumption for a prolonged kilning process, approx. 11 % less electrical energy requirement was calculated for the “optimized malting procedure” due to the reduction of the germination period by two days. Compared to the reference industry procedure, the optimized malting procedure presented several distinctive advantages. In summary, it can be stated that the malt which was produced according to the newly developed procedure yielded improved analytical values for key quality indicators without increasing the malting losses, even though the overall malting procedure was shortened by nearly two days.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-70985
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4970
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4673
Exam Date: 17-Aug-2015
Issue Date: 4-Sep-2015
Date Available: 4-Sep-2015
DDC Class: 664 Lebensmitteltechnologie
Subject(s): Weichtemperatur
Beschleunigtes Mälzungsverfahren
Keimtemperatur
Mälzungsschwand
Schwelktemperatur
Accelerated malting
Germination temperature
Losses
Steeping temperature
Withering temperature
Usage rights: Terms of German Copyright Law
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