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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Keimen von Keimgut, mit den Schritten: Anfeuchten des Keimguts zum Starten eines Keimvorgangs und Fortführen des Keimvorgangs, wobei das Keimgut Kohlendioxid bildet. Ferner betrifft die Erfindung ein gekeimtes Keimgut, hergestellt nach einem derartigen Verfahren.
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Als Keimgut werden vorliegende insbesondere Getreide, Cerealien (Feldfrüchte) oder Leguminosen (Lupinen, Soja,) verwendet. Derartiges Keimgut enthält energiereiche und ernährungsphysiologisch wertvolle Inhaltsstoffe, insbesondere Kohlenhydrate und Eiweiße. Die Inhaltsstoffe im Keimgut sind allerdings für Mensch und Tier zunächst nur teilweise nutzbar.
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Unter gekeimtem Keimgut ist vorliegend ein Keimgut zu verstehen, dessen Keimprozess beziehungsweise Keimvorgang unterbrochen ist. Erst mittels des unterbrochenen Keimvorgangs sind die Inhaltsstoffe im gekeimten Keimgut soweit aufgeschlossen, dass sie für Mensch und Tier effizient verwertbar sind. Damit bildet gekeimtes Keimgut einen wertvollen Energie- und Eiweißlieferanten sowie Vitamin- und Spurenelementlieferanten und kann in der Ernährung von Mensch und Tier einen wichtigen Bestandteil bilden.
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In geringem Maße wird gekeimtes Keimgut beispielsweise bereits in der Brotproduktion und in großem Maße im Brauereiwesen zur Gewinnung von Malz genutzt. Das Malz wird dabei durch ein Trocknen und Darren von Grünmalz hergestellt, das nach dem Keimen, insbesondere von Gerste oder Weizen aus dem Getreide entsteht.
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Ein weiteres Anwendungsgebiet von gekeimtem Keimgut bildet die Landwirtschaft. Zum einen wird gekeimtes Keimgut als Saatgut verwendet, um ein gleichmäßiges Anwachsen der Aussaat zu gewährleisten und das Wachstum zu beschleunigen. Zum anderen wird gekeimtes Keimgut in der Tierproduktion zum Teil als Futtermittel verwendet. Als Eiweißlieferant kann das gekeimte Keimgut hier beispielsweise herkömmlich verwendeten Sojaschrot ersetzen.
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Zugrunde liegende Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Keimen von Keimgut zu schaffen, mit dem kostengünstig und schonend ein gekeimtes Keimgut mit einem besonders hohen Nährstoffgehalt hergestellt werden kann.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Keimen von Keimgut gelöst, mit den Schritten: Anfeuchten des Keimguts zum Starten eines Keimvorgangs und Fortführen des Keimvorgangs, wobei das Keimgut Kohlendioxid bildet. Dabei erfolgt der Schritt des Anfeuchtens bei einer Temperatur von 12°C bis 20°C, insbesondere von 14°C bis 18°C.
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Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf folgenden Überlegungen:
Keimgut, insbesondere Samen von Samenpflanzen wie beispielsweise Getreide, Cerealien, Leguminosen beziehungsweise Hülsenfrüchte aber auch Kartoffeln, setzt sich aus einzelnen Keimgutkörnern, insbesondere Samenkörnern, zusammen. Das einzelne Keimgutkorn umfasst einen Keimling bzw. Embryo und ein Nährgewebe bzw. Mehlkörper als so genanntes Endosperm, umhüllt von einer Schale, die den Keimling und das Endosperm schützt. Das Endosperm seinerseits umfasst Nährstoffe in Form von energiereichen, hochmolekularen, wasserunlöslichen Stärken und Eiweißen, in denen Energie in Form von chemischer Energie für den Keimling gespeichert ist. Die derart gespeicherte Energie kann in einem Keimvorgang in einer exothermen Reaktion unter Wärmeentwicklung freigesetzt werden. Damit der Keimvorgang startet, müssen Enzyme, wie Amylasen, Peptidasen, Dextrinasen, und so weiter, die sich als Biokatalysatoren im Keimgutkorn befinden, zunächst aktiviert werden. Die Aktivierung der Enzyme wird von bestimmten Faktoren beeinflusst, wie zum Beispiel dem Wassergehalt bzw. Feuchtegrad und der Temperatur des Keimguts.
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Die Größe der Faktoren ist dabei abhängig von der Art des Keimguts. Je nach Art des Keimguts, können die Enzyme mittels einem definiertem Zugeben von Wasser, Erhöhen der Temperatur oder vorzugsweise Zugeben von Wachstumshormonen wie Gibberillinsäure aktiviert werden. Durch das Aktivieren der Enzyme startet der Keimvorgang mit einem Bilden von weiteren Enzymen und insbesondere mit einem Abbau der hochmolekularen Stärken und Eiweiße in niedermolekulare Zucker und Aminosäuren, sowie mit der Bildung von Vitaminen. Erst diese niedermolekularen strukturierten Nährstoffe sind für den Keimling verwertbar.
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Derart strukturiert werden die Zucker, insbesondere Glucose, Maltose, Maltotriose und Maiose vom Keimling, insbesondere in einem Prozess der aeroben Atmung unter Sauerstoffverbrauch zu Kohlendioxid abgebaut.
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Bei diesem Prozess wird Energie frei, die für die weitere Entwicklung des Keimlings zum Aufbau der Pflanze genutzt und teilweise aber auch als Wärmeenergie frei wird. Gleichzeitig sinkt durch den Abbau des niedermolekularen Zuckers der gesamte gespeicherte Energiegehalt im einzelnen Keimgutkorn. Es findet ein so genannter Stoffverbrauch, insbesondere ein Verbrauch an Zucker und damit letztendlich an Kohlenhydraten mittels Atmung statt. Beim Keimvorgang wird nämlich Sauerstoff verbraucht und Kohlendioxid gebildet.
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Während des Prozesses der Atmung werden parallel weitere Enzyme gebildet und aktiviert, teilweise auch verbraucht. Mittels dieser Enzyme werden weiterhin wasserunlösliche hochmolekulare Nährstoffe in wasserlösliche niedermolekulare Nährstoffe abgebaut, die wiederum weiter verarbeitet werden. Als niedermolekulare Zucker werden sie weiter veratmet, das heißt, sie werden, wie bereits beschrieben, unter Energiefreisetzung zu Kohlendioxid abgebaut.
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Die im Keimvorgang aus den hochmolekularen Eiweißen gebildeten niedermolekularen Eiweißstoffe, insbesondere Aminosäuren, werden nicht wie die Zucker zur Energiegewinnung veratmet, sondern in wasserlösliche Eiweißstoffe umgewandelt. Nur diese wasserlöslichen Eiweißstoffe können im einzelnen Keimgutkorn transportiert werden, da der Transport im Keimgutkorn mit Hilfe von Wasser erfolgt. Derart umgewandelt werden die Eiweißstoffe zum Aufbau neuer Zellen des Keimlings verwertet und umgebaut.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, zum einen den Keimvorgang in Richtung eines geringen Nährstoffverbrauchs zu steuern und darüber hinaus rechtzeitig vor Abschluss des Keimvorgangs diesen zu unterbrechen, damit der Abbau der niedermolekularen Nährstoffe gestoppt wird. Derart gestoppt, sind im gekeimten Keimgut leicht verwertbare niedermolekulare Nährstoffe vorhanden, die größtenteils noch nicht weiter ab- und umgebaut worden sind.
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Mittels des dann geringen Nährstoffverbrauchs bleibt der Nährstoffgehalt im einzelnen Keimgutkorn insgesamt weitgehend erhalten. Das derart gebildete gekeimte Keimgut kann so insbesondere als wertvolles Nahrungs- oder Futtermittel mit niedermolekularen Zuckern und Eiweißen sowie einem hohen Vitamin- und Spurenelementanteil verwendet werden, da es vom menschlichen und tierischen Organismus sehr gut verwertet werden kann.
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Erfindungsgemäß wird ein Schritt des Anfeuchtens des Keimguts bzw. einer Nass-Weiche zum Starten des Keimvorgangs durchgeführt, da sich das einzelne Keimgutkorn zunächst in einer Ruhephase beziehungsweise in einer Art Wartestellung befindet. Erst durch Aufnahme von Wasser und damit Zunahme des Feuchtegrads werden die Enzyme, die sich im einzelnen Keimgutkorn befinden, aktiviert. Je mehr Wasser das einzelne Keimgutkorn in kurzer Zeit aufnimmt, desto mehr Enzyme werden aktiviert. Deswegen wird das Keimgut in Wasser eingeweicht, bevorzugt bis die einzelnen Keimgutkörner vollständig von Wasser umgeben sind. Es wird insbesondere auch eine gleichmäßige Durchfeuchtung des Keimguts erreicht.
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Dabei nimmt das einzelne Keimgutkorn Wasser auf, wodurch dessen Feuchtegrad zunimmt. Nach Erreichen eines bestimmten Feuchtegrads, der von der Art des Keimguts abhängig ist, startet der Keimvorgang im einzelnen Keimgutkorn mit dem Aktivieren von Enzymen. Weitgehend gleichzeitig werden weitere Enzyme gebildet. Derart aktivierte und gebildete Enzyme sind vor allem stärkeabbauende α- und β-Amylasen, zytolytische beziehungsweise zellauflösende β-Glucanasen, eiweißabbauende beziehungsweise proteolytische Proteasen, phosphorsäureesterspaltende Phosphatasen, und weitere.
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Außer dem Wassergehalt ist gemäß den erfindungsgemäßen Erkenntnissen die Temperatur ein entscheidender Faktor, der den Keimvorgang beeinflusst. Erfindungsgemäß erfolgt der Schritt des Anfeuchtens beziehungsweise der Nass-Weiche bei einer Temperatur von 7°C bis 20°C, insbesondere von 14°C bis 18°C. Die genannte Temperatur wird bevorzugt mittels Kühlen eingeregelt, besonders bevorzugt mittels Verdunstungskühlung.
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Mit der derart geregelten Temperatur wird eine Temperatur oberhalb einer für jede Art von Keimgut spezifischen Keimtemperatur eingestellt. Die spezifische Keimtemperatur liegt vorzugsweise über 7°C bis 20°C abhängig vom Keimgut. Darüber hinaus wird mit der erfindungsgemäß eingestellten Temperatur eine verhältnismäßig niedrige Temperatur zum Keimen von Keimgut genutzt. Dies vermeidet vorteilhaft die Gefahr eines Pilzbefalls, insbesondere Schimmelpilzbefalls, was zur Gesunderhaltung des Keimguts beiträgt.
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Ferner wird mit der derart niedrig eingestellten Temperatur ein unerwünschter unkontrollierter Keimvorgang vermieden. Der Keimvorgang stellt, insbesondere durch den Prozess der Atmung, insgesamt eine exotherme Reaktion dar, bei der Wärmeenergie frei wird. Die Wärmeenergie würde die Temperatur des einzelnen Keimgutkorns und damit des Keimguts insgesamt erhöhen. Damit könnte der Keimvorgang in unerwünschter Weise unkontrolliert beschleunigt und gegebenenfalls das Keimgut in seiner Keimfähigkeit geschädigt werden.
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Besonders vorteilhaft erfolgt bei der vergleichsweise niedrigen Temperatur beim Anfeuchten des Keimguts eine besonders starke Bildung von Enzymen, da erfindungsgemäß festgestellt wurde, dass bei niedriger Keimtemperatur ein erhöhter Enzymspiegel erreicht wird. Mittels des erhöhten Enzymspiegels werden im Keimgutkorn während eines ersten Fortführens des Keimvorgangs vorteilhaft vermehrt hochmolekulare Nährstoffe zu niedermolekularen Nährstoffen, insbesondere zu Aminosäuren und Zuckern biochemisch zerlegt. Nahezu gleichzeitig setzt die Atmung mit dem Abbau von vermehrt gebildeten niedermolekularen Zuckern unter erhöhtem Verbrauch von Sauerstoff und erhöhter Bildung von Kohlendioxid ein.
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Die genannten biochemischen Vorgänge, insbesondere das weitere Bilden von Enzymen nach dem Aktivieren der ersten Enzyme während des Startens des Keimvorgangs und das erste Fortführen des Keimvorgangs laufen also im Keimgutkorn zum einen parallel nebeneinander und darüber hinaus in Abhängigkeit voneinander ab.
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Vorzugsweise erfolgt der Schritt des Anfeuchtens ferner für eine Zeitdauer von 1 Stunden bis 12 Stunden, insbesondere von 2 Stunden bis 8 Stunden. Mit dieser Zeitdauer des Anfeuchtens beziehungsweise der Nass-Weiche wird gewährleistet, dass das Keimgut zum einen genügend Zeit hat, eine besonders große Wassermenge aufzunehmen, zumindest so viel Wasser, dass der Keimvorgang startet. Darüber hinaus ist die Zeitdauer bis zum Durchführen eines nachfolgenden Verfahrensschrittes beschränkt, damit das gebildete Kohlendioxid nicht zu einem „Ersticken” des Keimguts führt. Andernfalls würde die Gefahr einer Schimmelbildung durch Befall mit Schimmelpilzen bestehen.
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Bevorzugt werden die einzelnen Keimgutkörner beziehungsweise Körner des Keimguts während der Nass-Weiche relativ zueinander bewegt, besonders bevorzugt mittels Rühren. Dabei werden die einzelnen Körner zum einen besonders gut mit Wasser vermischt. Darüber hinaus reiben dabei die einzelnen Körner aneinander, sodass durch den Keimvorgang gebildete Kohlendioxid-Bläschen an der Oberfläche des einzelnen Korns abgeführt werden. Dadurch bleiben keine trockenen Stellen an der Oberfläche des einzelnen Korns, wodurch alle Körner besonders gleichmäßig angefeuchtet werden und dadurch annähernd gleich viel Wasser aufnehmen. Mit der homogenen und gleichmäßigen Aufnahme von Wasser über das gesamte Keimgut ist vorteilhaft ein Start des Keimvorgangs in annähernd jedem einzelnen Korn erzielt, sodass ein besonders hoher Wirkungsgrad erreicht ist.
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Besonders bevorzugt erfolgt vor dem Schritt der Nass-Weiche zusätzlich ein Schritt des Reinigens beziehungsweise Waschens. Zum Waschen wird Wasser zum Keimgut zunächst zugeführt und wieder abgeführt, besonders bevorzugt in kontinuierlicher Weise. Bevorzugt wird zum Verstärken eines Reinigungseffekts eine Lauge, insbesondere Natriumhydroxid in einer Menge von bevorzugt 0,3 kg bis 0,8 kg, besonders bevorzugt von 0,4 kg bis 0,6 kg pro Kubikmeter Wasser zugegeben.
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Gegebenenfalls vorhandene Verunreinigungen wie Schmutzpartikel, Spelzenteile und schädliche Mikroorganismen wie Schimmelpilze und Sporen werden durch das Wasser vom Keimgut separiert. Bei einem bevorzugten Bewegen der einzelnen Körner relativ zueinander, reiben die Körner aneinander und vorhandene Verunreinigungen werden durch Abrieb von den einzelnen Körnern besonders schnell und gründlich getrennt. Die im Wasser separierten Verunreinigungen werden mit dem Abführen des Wassers vorteilhaft entfernt, sodass das Keimgut gewaschen ist. Daran anschließend wird das Keimgut erfindungsgemäß, wie bereits beschrieben, nass eingeweicht.
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Erfindungsgemäß ist ferner ein Verfahren zum Keimen von Keimgut geschaffen, mit den Schritten: Anfeuchten des Keimguts zum Starten eines Keimvorgangs und Fortführen des Keimvorgangs, wobei das Keimgut Kohlendioxid bildet und bei dem nach dem Schritt des Anfeuchtens des Keimguts ein Absaugen von Gas aus dem Keimgut erfolgt.
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Nach dem erfindungsgemäßen Schritt des Anfeuchtens wird bevorzugt das Wasser abgeführt, in dem das Keimgut eingeweicht wurde. Nachfolgend wird mit einer hohen Absaugleistung einer geeigneten Absaugvorrichtung aus dem Keimgut das das Keimgut umgebende Gas und damit insbesondere das gebildete Kohlendioxid abgesaugt. Dabei wird vorzugsweise das gesamte das Keimgut umgebende Gasvolumen mindestens einmal ausgetauscht. Vorzugsweise wird derart stark abgesaugt, dass das das Keimgut umgebende Gasvolumen dreimal ausgetauscht wird.
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Mit dem Entfernen des gebildeten Kohlendioxids wird ein wie bereits erwähnt ein „Ersticken” des Keimguts vermieden. Zu diesem Zweck wird mit dem Absaugen gleichzeitig Frischluft bevorzugt aus der Umgebung angesaugt, mit der auch Sauerstoff zugeführt wird. Ohne diesen Sauerstoff würde das Keimgut absterben und zu schimmeln beginnen. Diese Schimmelbildung wird mit der Abfuhr des Kohlendioxids und der damit verbundenen Zufuhr von Sauerstoff sicher verhindert.
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Mittels des Absaugens wird ferner vorteilhaft ein Unterdruck erzeugt, wodurch ein nach dem Abführen des Einweich-Wassers verbliebenes Restwasser auf und zwischen den einzelnen Keimgutkörnern mittels Unterdruck vorteilhaft abgesaugt wird. Der Unterdruck bewirkt ein weitgehendes Verdunsten dieses Restwassers, wodurch mittels der dabei entstehenden Verdunstungskälte gleichzeitig ein energiesparendes und effektives Kühlen des Keimguts direkt an den einzelnen Keimgutkörnern erreicht wird. Mit dem Kühlen wird vorteilhaft der Keimvorgang, insbesondere die Atmung im einzelnen Keimgutkorn eingeschränkt, sodass der Stoffverbrauch an niedermolekularen Zuckern weitgehend minimiert ist.
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Das Absaugen des Gases erfolgt insbesondere über eine Zeitspanne von 10 Minuten bis 60 Minuten, bevorzugt von 20 Minuten bis 50 Minuten und besonders bevorzugt von 30 Minuten bis 40 Minuten. Die gewählte Zeitspanne kann vorteilhaft je nach Art des Keimguts und dem Anteil an Restwasser variiert werden. Das Absaugen des Gases kann bevorzugt bereits ein Teil des Fortführens des Keimvorgangs sein.
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Ferner ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Keimen von Keimgut geschaffen, mit den Schritten: Anfeuchten des Keimguts zum Starten eines Keimvorgangs und Fortführen des Keimvorgangs, wobei das Keimgut Kohlendioxid bildet. Dabei erfolgt der Schritt des Fortführens des Keimvorgangs, die so genannte Trocken-Weiche, unter Absaugen von Gas aus dem Keimgut und derart, dass sich eine Temperatur des abgesaugten Gases von 7°C bis 30°C, bevorzugt von 10°C bis 25°C und besonders bevorzugt von 13°C bis 20°C einstellt. Dabei ist die eingestellte Temperatur auch etwas abhängig von der Art des Keimguts.
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Insgesamt wird durch die derart eingestellte, verhältnismäßig niedrige Temperatur auch beim Fortführen des Keimvorgangs vorteilhaft eine weitere vermehrte Bildung von Enzymen erreicht. Damit ist weiterhin ein hoher Enzymspiegel geschaffen.
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Mittels dieses hohen Enzymspiegels werden auch beim Fortführen des Keimvorgangs, wie bereits erläutert, mit Hilfe der vermehrten, aktivierten Enzyme aus hochmolekularen Nährstoffen, vermehrt niedermolekulare Nährstoffe, insbesondere Aminosäuren und Zucker hergestellt. Aus den vermehrt hergestellten Zuckern wird wiederum mittels der im einzelnen Keimgutkorn ablaufenden Atmung unter Sauerstoffverbrauch und Wärmeentwicklung vermehrt Kohlendioxid gebildet. Dieses Kohlendioxid ist bevorzugt unter anderem in der abgesaugten Abluft enthalten.
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Da der Keimvorgang, insbesondere die Atmung ein wärmeliefernder Prozess ist, muss die Umgebung der einzelnen Keimgutkörner gekühlt werden, um die frei werdende Wärmeenergie zu kompensieren. Die frei werdende Wärmeenergie würde, wie bereits erwähnt, den Keimvorgang durch Temperaturerhöhung in unerwünschter Weise unkontrolliert beschleunigen. Durch die Temperaturerhöhung würde vor allem der Prozess der Atmung begünstigt, was aber zu einem unerwünschten Stoffverbrauch an Zucker führen würde.
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Das Kühlen wird bevorzugt durch ein Besprühen des Keimguts mit Wasser von oben und ein Absaugen des aufgesprühten Wassers bevorzugt nach unten erreicht. Beim Absaugen von Luft entsteht zusätzlich der erwähnte Unterdruck, der eine Temperaturerniedrigung bewirkt. Darüber hinaus ist durch den Unterdruck der Luftdruck um die Körner des Keimguts herum erniedrigt, sodass das Wasser, mit dem das Keimgut besprüht wird, bei weit niedrigeren Temperaturen als 100°C verdunstet, im Vergleich zu Normalbedingungen mit einem Luftdruck von 1,013 bar. Mit dem Verdunsten und dem damit verbundenen Phasenübergang wird dem Keimgut Wärme entzogen. Dazu trägt auch ein Besprühen bei, das kleine Wassertröpfchen mit in Summe größerer Oberfläche erzeugt. Beim Verdunsten wird der Umgebung der Körner also Energie entzogen, wodurch die Temperatur der Umgebung erniedrigt wird. Die Temperaturerniedrigung wird als Verdunstungskälte bezeichnet. Die Verdunstungskälte kompensiert die beim Keimvorgang gebildete Wärme, sodass ein unerwünschtes Erwärmen des Keimguts und dessen Umgebung vermieden wird. Das derartige Ausnutzen der Verdunstungskälte ist sehr energiesparend und kann ohne Kühlaggregat oder einer sonstigen insbesondere elektrischen Kühlung erfolgen.
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Der Schritt des Fortführens des Keimvorgangs umfasst entsprechend bevorzugt ein Zuführen von Frischluft. Bevorzugt erfolgt dabei das Absaugen der Luft gleichzeitig mit dem Zuführen von Frischluft. Mit dem Zuführen von Frischluft wird ein Druckausgleich insoweit erreicht, dass kein starkes Vakuum entsteht. Dabei kann gezielt die gewünschte Kühlwirkung eingestellt werden. Darüber hinaus wird für den Keimvorgang nötiger Sauerstoff zugeführt, der in der Frischluft enthalten ist. Darüber hinaus wird mittels des Zuführens von vergleichsweise kalter Frischluft das Keimgut zusätzlich gekühlt.
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Besonders bevorzugt wird die Frischluft von oben zugeführt und die verbrauchte Luft mit dem Kohlendioxid nach unten abgesaugt, sodass die derart erzeugte Gasführung vorteilhaft den Dichten der vorhandenen Gase angepasst ist (Dichte von Sauerstoff: 1,429 kg·m–3; Dichte von Kohlendioxid: 1,98 kg·m–3; Dichte von Luft: 1,293 kg·m–3; jeweils bei 0°C, 1,013 bar). Kohlendioxid ist das dichteste Gas, sinkt von sich aus nach unten und wird entsprechend vorteilhaft auch nach unten abgesaugt.
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Bevorzugt werden während des Schritts des Fortführens des Keimvorgangs die einzelnen Körner des Keimguts relativ zueinander bewegt, insbesondere mittels Rühren. Dabei reiben die einzelnen Körner aneinander, sodass gegebenenfalls noch vorhandene Verunreinigungen oder beim Keimvorgang gebildete unerwünschte Produkte durch Abrieb von den einzelnen Körnern getrennt werden. Darüber hinaus werden die einzelnen Körner gut durchlüftet, sodass sowohl Frischluft an jedes einzelne Korn gelangt als auch Kohlendioxid von jedem einzelnen Korn abgezogen wird. Besonders vorteilhaft ist damit ein besonders hoher Wirkungsgrad bezüglich des Keimvorgangs an sich erzielt. Ferner ist vorteilhaft ebenfalls eine Schimmelbildung vermieden, deren Gefahr bei schlechter Belüftung besteht.
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Ferner ist vorzugsweise ein Verfahren geschaffen, bei dem der Schritt des Fortführens des Keimvorgangs für eine Zeitdauer von 1 Stunden bis 120 Stunden, bevorzugt von 10 Stunden bis 80 Stunden und besonders bevorzugt von 20 Stunden bis 40 Stunden erfolgt.
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Mit dieser Zeitspanne ist eine vergleichsweise lange Trocken-Weiche geschaffen, während der der Keimvorgang kontrolliert fortgeführt werden kann. Bevorzugt wird das Keimgut wie beschrieben mit Wasser besprüht und die erzeugte Abluft abgesaugt. Das Besprühen des Keimguts mit Wasser dient darüber hinaus gleichzeitig dazu, den Feuchtegrad beziehungsweise Wassergehalt des Keimguts einzustellen, der benötigt wird, um den Schritt des Fortführens des Keimvorgangs entsprechend optimal und leistungsfähig aufrecht zu erhalten. Ein besonders hoher Wassergehalt führt hier bevorzugt zu einer hohen Enzymaktivität.
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Mit einer weiteren erfindungsgemäßen Lösung ist ein Verfahren zum Keimen von Keimgut geschaffen, mit den Schritten: Anfeuchten des Keimguts zum Starten eines Keimvorgangs und Fortführen des Keimvorgangs, wobei das Keimgut Kohlendioxid bildet. Dabei erfolgt der Schritt des Fortführens des Keimvorgangs bei einer Regelung des Kohlendioxidgehalts im Keimgut von 600 ppm bis 12.000 ppm, insbesondere von 700 ppm bis 11.000 ppm und besonders bevorzugt von 800 ppm bis 10.000 ppm.
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Die Regelung erfolgt insbesondere mittels des bereits bei der Verdunstungskühlung beschriebenen Absaugens von Gas aus dem Keimgut. Dabei wird ein Absaugstrom mittels einer geeigneten Absaugvorrichtung mit regulierbarer Leistung erzeugt und der Gehalt an Kohlendioxid im erzeugten Absaugstrom gemessen. Je nach Messwert wird die Leistung der Absaugvorrichtung geregelt, bis der erfindungsgemäße Kohlendioxidgehalt von 600 ppm bis 12.000 ppm im Keimgut erreicht ist.
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Der natürliche Kohlendioxidgehalt in der Umgebungsluft beträgt in der Regel 400 ppm bis 450 ppm. Dies bedeutet, dass der Kohlendioxidgehalt im Keimgut erfindungsgemäß gegenüber dem natürlichen Kohlendioxidgehalt der Umgebungsluft höher gehalten wird. Der Kohlendioxidgehalt steigt aufgrund des Keimvorgangs, insbesondere aufgrund der Atmung im einzelnen Keimgutkorn. Bei dieser Atmung dienen Sauerstoff aus der Umgebung und niedermolekulare Zucker im Keimgutkorn, die während des Keimvorgangs gebildet wurden, als Ausgangsstoffe für die biochemische Reaktion. Kohlendioxid und Wasser bilden die Endstoffe.
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Ganz allgemein werden die Ausgangsstoffe einer chemischen Reaktion als Edukte und die entstehenden Stoffe bzw. Endstoffe einer chemischen Reaktion als Produkte bezeichnet. Bei einer chemischen Reaktion liegt ein Gleichgewicht zwischen einer Hin- und einer Rückreaktion vor, das so genannte chemische Gleichgewicht. Dieses chemische Gleichgewicht kann gestört werden, indem beispielsweise die Konzentration eines Produkts erhöht wird. Dadurch wird die Reaktion auf die Seite der Edukte verschoben, also gehemmt. Indem gemäß der erfindungsgemäßen Lösung Kohlendioxid als ein Produkt bei der Atmung im Keimgut nur teilweise entfernt wird, erhöht sich die Konzentration des Kohlendioxids, wodurch die Atmung gehemmt wird. Damit wird vorteilhaft auch der Abbau der niedermolekularen Zucker zu Kohlendioxid gehemmt, sodass der Energiegehalt im Keimgut weitgehend erhalten bleibt. Damit wird vorteilhaft ein gekeimtes Keimgut erzielt, das einen hohen Anteil an niedermolekularen Aminosäuren und wenig Verlust an niedermolekularen Zuckern aufweist.
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Besonders vorteilhaft erfolgt die Regelung des Kohlendioxidgehalts im Keimgut mit über die Zeit hinweg ansteigendem Kohlendioxidgehalt. Insbesondere ist dieser Kohlendioxidgehalt kontinuierlich ansteigend, bis insbesondere ein Maximalwert von 12.000 ppm erreicht wird.
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Derart geregelt wird bevorzugt zu Beginn des Schrittes des Fortführens des Keimvorgangs noch mehr gebildetes Kohlendioxid aus dem Keimgut abgeführt, was zu einer vermehrten Veratmung von Zucker führt, bis dann diese Reaktion durch ein kontinuierliches Ansteigen des Kohlendioxidgehalts zunehmend gehemmt wird. Damit ist vorteilhaft die Möglichkeit einer individuellen Steuerung des Nährstoffgehalts im Keimgut auch bei verschiedenen Keimgutsorten erreicht.
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Vorzugsweise erfolgt der Schritt des Fortführens des Keimvorgangs unter Zugabe von Gibberillinsäure. Bevorzugt werden 0,01 Gramm bis 0,20 Gramm pro Tonne Keimgut, besonders bevorzugt 0,04 Gramm bis 0,12 Gramm pro Tonne zugegeben. Gibberillinsäure ist ein pflanzliches Wachstumshormon, das die Bildung von Enzymen im Keimgut vorteilhaft beschleunigt. Bevorzugt wird die Gibberillinsäure dem Wasser zugegeben, mit dem das Keimgut während des Fortführens des Keimvorgangs besprüht wird. Damit wird insbesondere mittels zusätzlichem Bewegen der einzelnen Keimgutkörner relativ zueinander eine gleichmäßige Verteilung im Keimgut erreicht und damit eine gleichmäßig schnelle Enzymbildung weitgehend über das gesamte Keimgut hinweg.
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Besonders vorteilhaft erfolgt der Schritt des Fortführens des Keimvorgangs bei einer Regelung eines Wassergehalts im das Keimgut umgebenden Gas von 70% bis 99%, bevorzugt von 80% bis 95%.
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Gemessen wird der Wassergehalt insbesondere beim bereits beschriebenen Absaugen des Gases aus dem Keimgut. Im dabei erzeugten Absaugstrom wird der Wassergehalt gemessen und je nach gemessenem Wassergehalt gegebenenfalls die Absaugleistung erhöht oder Wasser zum Keimgut zugegeben. Das Zugeben des Wassers erfolgt bevorzugt mittels Besprühen des Keimguts von oben, insbesondere mittels geeigneter Sprühdüsen, bis der gewünschte Wassergehalt erreicht ist. Mit diesem Wassergehalt wird während des Fortführens des Keimvorgangs immer ausreichend Feuchtigkeit zur Verfügung gestellt, um eine besonders hohe Aktivierung und Bildung von Enzymen zu erreichen.
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Vorteilhaft wird beim Schritt des Fortführens des Keimvorgangs das Besprühen des Keimguts mit Wasser, das Absaugen von Gas, das Zuführen von Frischluft, der Wassergehalt und die Temperatur im abgesaugten Gas kombiniert in Abhängigkeit vom gemessenen Gehalt an Kohlendioxid gesteuert.
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Gesteuert wird insbesondere die Menge des zuzuführenden Wassers und die Absaugleistung bzw. der Sog. Mit dem Sog wird Kohlendioxid und Luft abgesaugt und damit bevorzugt gleichzeitig Frischluft angesaugt. Mit dem Steuern der genannten Faktoren, die alle den Keimvorgang wie beschrieben beeinflussen, kann der Keimvorgang auf sehr präzise Weise geregelt werden. Besonders vorteilhaft ist damit ein individuelles Steuern des Keimvorgangs ermöglicht, je nachdem, welches Stadium Keimvorgang für die Endprodukte gewünscht wird. Werden beispielsweise niedermolekulare Zucker und Eiweiße beziehungsweise Aminosäuren im gekeimten Keimgut benötigt, wird insbesondere die Atmung im Keimgut gehemmt, indem der Gehalt an Kohlendioxid auf den erfindungsgemäßen Wert von etwa 600 ppm bis 12.000 ppm eingestellt wird. Auch eine Gefahr eines Verkeimens des Keimguts wird damit vermieden.
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Weiterhin ist die Erfindung auf ein gekeimtes Keimgut gerichtet, dass nach einem der genannten Verfahren hergestellt wurde.
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Ein derartiges gekeimtes Keimgut weist einen sehr hohen Gehalt an wasserlöslichen niedermolekularen Aminosäuren auf. Der Gehalt an Aminosäuren im Verhältnis zu noch nicht abgebauten hochmolekularen Eiweißen beträgt erfindungsgemäß bis zu 90%. Damit ist das derartige gekeimte Keimgut ein sehr wertvoller Eiweißlieferant für leicht verdauliches und verwertbares Eiweiß. Gerade in der Tierproduktion kann es bevorzugt als Ersatz für herkömmlich verwendetes Soja dienen. Darüber hinaus ist der Energiegehalt in Form von leicht verdaulichen niedermolekularen Zuckern weitgehend erhalten. Darüber hinaus haben sich eine hohe Anzahl an ernährungsphysiologisch aktiven Enzymen, Vitaminen und/oder Spurenelementen gebildet.
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Zum Herstellen von derartigem gekeimtem Keimgut, werden als Getreide bevorzugt Weizen, Dinkel, Roggen, Gerste, Hafer, Triticale, Mais, Reis und Hirse verwendet. Als weit verbreitete Leguminosen beziehungsweise Hülsenfrüchte sind bevorzugt Erbsen, Kichererbsen, Bohnen, Sojabohnen, Linsen, Erdnüsse und Lupinen im Einsatz. Alternativ können auch Kartoffeln als Keimgut verwendet werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösungen anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1 ein Flussdiagramm erster Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
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2 ein Flussdiagramm weiterer Schritte des Verfahrens gemäß 1.
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Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt ein Verfahren 10 zum Keimen von Keimgut mit einem ersten Schritt des Reinigens 12 des Keimguts. Zum Reinigen 12 wird Keimgut, vorliegend in Form von Dinkel, bestehend aus einzelnen Dinkelkörnern in einen weiter nicht näher dargestellten Behälter gefüllt. Darin wird der Dinkel mit Wasser von unten nach oben geflutet, während sich im Wasser etwa 0,5 kg Natriumhydroxid pro Kubikmeter Wasser befinden. Durch das Fluten von unten steigt der Wasserspiegel gleichmäßig an und der darin befindliche Dinkel schwimmt zumindest teilweise auf. Die einzelnen Dinkelkörner lockern sich und durchmischen sich dabei mit dem Wasser. Das Wasser wird kontinuierlich von unten zugeführt und nach oben über einen Wasserüberlauf kontinuierlich abgeführt. Im abgeführten Wasser befinden sich vom Dinkel separierte Verunreinigungen, die aufschwimmen und mit dem überlaufenden Wasser abgeführt werden. Nachfolgend wird das Reinigungswasser in einem Schritt des Ablassens 14 nach unten entfernt.
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Im Anschluss an das Ablassen 14 wird der Schritt des Anfeuchtens 16 beziehungsweise die so genannten Nass-Weiche zum Starten des Keimvorgangs durchgeführt. Dabei bleibt der Dinkel in dem gleichen Behälter und wird wiederum von unten nach oben mit Wasser geflutet, bis der Dinkel vollkommen mit Wasser bedeckt ist. Mittels einer nicht dargestellten Rühr- beziehungsweise Mischeinrichtung wird der Dinkel im Wasser ständig gerührt. Alternativ dazu wird in Intervallen gerührt. Die Temperatur im Keimgut wird zunächst mit der entsprechenden Wassertemperatur und dann mittels Kühlung auf etwa 16°C eingestellt. Der Dinkel bleibt derart für eine Zeitdauer von 2 Stunden bis 8 Stunden bei niedriger Keimtemperatur eingeweicht. Damit wird vorteilhaft ein erhöhter Enzymspiegel im gekeimten Dinkel erreicht und zudem erstes Kohlendioxid als Produkt einer begonnenen Atmung im einzelnen Dinkelkorn gebildet.
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Nach dem Anfeuchten 16 erfolgt zunächst ein Ablassen 18 des Einweich-Wassers nach unten und anschließend ein Absaugen 20 von Gas, insbesondere des gebildeten Kohlendioxids aus Zwischenräumen zwischen den Dinkelkörnern. Dabei wird mittels eines weiter nicht dargestellten Sauggebläses als Absaugvorrichtung mit voller Leistung für etwa 30 Minuten abgesaugt, um eine schnelle Kohlendioxidabfuhr und damit eine bestmögliche Versorgung des Dinkels mit Sauerstoff zu gewährleisten. Darüber hinaus wird der Dinkel dadurch abgekühlt und die Atmung im Dinkelkorn weitgehend eingestellt. Damit wird der Stoffverbrauch an bereits gebildeten niedermolekularen Zuckern weitgehend gestoppt.
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Insgesamt erfolgt ein ständiges Rühren 21 beziehungsweise Bewegen der einzelnen Keimgutkörner relativ zueinander während mindestens einem der folgenden Schritte: Reinigen 12, Ablassen 14 des Reinigungswassers, Anfeuchten 16, Ablassen 18 des Einweich-Wassers und Absaugen 20. Alternativ erfolgt dabei ein Rühren 21 in Intervallen, je nach Bedarf.
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Im Anschluss an das Absaugen 20 erfolgt ein Schritt des Fortführens 22 des Keimvorgangs beziehungsweise eine so genannte Trocken-Weiche für eine Zeitspanne von 1 Stunde bis 120 Stunden, insbesondere 30 Stunden. Während dieser Zeitspanne wird ein Absaugen 24 einer beim Keimvorgang entstehenden Abluft durchgeführt. Dabei erfolgt ein Messen 25 der Temperatur dieser Abluft wird gemessen und ein Regeln 26 der Temperatur auf einen Wert zwischen 7°C und 30°C, insbesondere 18°C. Dabei erfolgt das Regeln 26 mittels eines Besprühens 28 des Dinkels mit entsprechender Menge Wasser von oben und dem gleichzeitigen Absaugen 24 der Abluft nach unten, wodurch eine Verdunstungskühlung erreicht wird. Dabei kann zudem durch eine Variation der Leistung des zum Absaugen 24 verwendeten Sauggebläses die Menge an abgesaugter Abluft entsprechend der gewünschten zu erreichenden Temperatur angepasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperatur über eine gleichzeitige Zufuhr 30 von Frischluft geregelt werden.
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Mit dem Absaugen 24 der Abluft aus dem Dinkel wird darüber hinaus der Kohlendioxidgehalt im Keimgut geregelt. Dabei erfolgt ein Messen 25 des Kohlendioxidgehalts in der Abluft, der dem Gehalt im Keimgut weitgehend entspricht. Die Leistung des vorliegend verwendeten Sauggebläses zum Absaugen 24 wird in Abhängigkeit vom gemessenen Kohlendioxidgehalt derart eingestellt, dass die Abluft und damit Kohlendioxid kontinuierlich schwächer werdend abgesaugt wird, bis ein Wert von 12.000 ppm erreicht ist. Damit wird ein Einstellen des Kohlendioxidgehalts im Keimgut auf einen Wert erreicht, mit dem der Prozess der Atmung im Keimgut reguliert, insbesondere gehemmt wird.
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Gleichzeitig mit dem Besprühen 28 mit Wasser erfolgt eine Zugabe 32 von Gibberillinsäure als Wachstumshormon in einer Menge von 0,10 Gramm pro Tonne Keimgut.
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Insgesamt erfolgt während des Fortführens 22 des Keimvorgangs ständig oder alternativ in Intervallen ein Rühren 21, sodass insgesamt eine weitgehend homogene Durchmischung der einzelnen Keimgutkörner erreicht wird. Darüber hinaus wird auch die Gibberillinsäure gut zwischen den einzelnen Dinkelkörnern verteilt.
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Zudem wird mit dem Absaugen 24 der Abluft aus dem Dinkel der Wassergehalt im das Keimgut umgebenden Gas geregelt. Dabei entspricht der Wassergehalt hier weitgehend dem Wassergehalt in der Abluft, weshalb ein Messen 25 des Wassergehalts in der Abluft durchgeführt wird. Je nach gemessenem Wert erfolgt ein weiteres Absaugen 24 oder ein Besprühen 28 von Wasser auf den Dinkel. Damit wird ein Wassergehalt im Gas, das den Dinkel umgibt, von 50% bis 99%, insbesondere 85% erreicht.
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Insbesondere werden mit den genannten Prozessparametern Temperatur, Zeit, Kohlendioxidgehalt im Keimgut und Wassergehalt im Keimgut umgebenden Gas während des Schrittes des Fortführens 22 des Keimvorgangs optimale Bedingungen geschaffen, um ein gekeimtes Keimgut herzustellen, das einen besonders hohen Gehalt an Aminosäuren und Zuckern, Vitaminen und aktivierten Enzymen enthält und darüber hinaus einen guten Geschmack aufweist.
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2 zeigt folgende weitere mögliche Verfahrensschritte:
Nach Abschluss des Keimvorgangs kann das derart gebildete gekeimte Keimgut in einer Nassverfütterung 34 sofort verwertet werden.
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Alternativ kann das gekeimte Keimgut nach Abschluss des Keimvorgangs gemäß einem Verfahren 36 zum Lagern von gekeimtem Keimgut gelagert werden. Beim Verfahren 36 zum Lagern wird die Temperatur des Keimguts einfach und energiesparend mit den vorhandenen, bereits beschriebenen Mitteln der Verdunstungskühlung und des Durchmischens auf eine Temperatur unterhalb der Keimtemperatur des gekeimten Keimguts eingestellt. Das Kühlen erfolgt mit dem beschriebenen Absaugen der Luft und bevorzugt mit dem gleichzeitigen Besprühen des gekeimten Keimguts mit Wasser. Damit wird das gekeimte Keimgut sehr schonend, mit vergleichsweise geringem Energieaufwand lagerfähig gemacht.
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Die Temperatur zum Lagern 36 ist abhängig von der Art des gekeimten Keimguts und liegt bevorzugt zwischen 3°C und 8°C, bevorzugt zwischen 4°C und 7°C.
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Dieses Einlagern 36 kann für einen längeren Zeitraum von einigen Wochen vorgesehen sein, oder ggf. auch nur für einen sehr kurzen Zeitraum von wenigen Stunden oder Tagen.
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Als weitere Alternative kann das gekeimte Keimgut einem Verfahren des Trocknens 38 unterworfen werden. Dabei wird beim Trocknen 38 mit der externen Wärmequelle warme Luft mit einer Temperatur von 30°C bis maximal 60°C bereitgestellt und mit dem bereits genannten Gebläse durch das Keimgut gedrückt. Dabei wird darauf geachtet, dass die Maximaltemperatur von 60°C nicht überschritten wird, um die im gekeimten Keimgut enthaltenen Nährstoffe, insbesondere Vitamine und Enzyme nicht zu schädigen.
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Als externe Wärmequelle wird vorteilhaft die Abluft aus einem Blockheizkraftwerk oder einer Verarbeitung von Nachwachsenden Rohstoffen (NAWARO) verwendet.
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Während des Trocknens 38 wird das gekeimte Keimgut fortwährend oder in Intervallen mit einer Mischeinrichtung schonend gerührt beziehungsweise gemischt. Darüber hinaus können während des Trocknens 38 über das bereits genannte Gebläse Geschmacks- und Rauchgase durch das gekeimte Keimgut geleitet werden, sodass mit dem Verfahren 10 beispielsweise auch Rauchmalz hergestellt werden kann.
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Als weitere Möglichkeit der Weiterverarbeitung des gekeimten Keimguts kann dieses gedarrt oder geröstet werden.
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Das Darren 40 erfolgt analog zum Trocknen, die Temperatur der zugeführten Luft liegt jedoch bei 70°C bis 110°C. Beim Darren 40 verändern sich die Farbe und der Geschmack des gekeimten Keimguts. Auch hier können Geschmacks- und Rauchgase durch das gekeimte Keimgut geleitet werden. Beendet wird das Darren 40, wenn die gewünschte Restfeuchte, die gewünschte Farbe des Keimguts und der gewünschte Geschmack erreicht sind.
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Bei einem zusätzlichen oder alternativen Schritt des Röstens 42 wird das Keimgut wiederum mit heißer Luft durchströmt. Die Temperatur der zugeführten Luft beträgt dabei bis zu 300°C. Die zugeführte Luft wird also besonders stark aufgeheizt, was wiederum vorteilhaft mittels der genannten externen Wärmequelle geschehen kann. Zugleich wird während des Röstens 42 das Keimgut durchgemischt und bewegt. Beim Rösten 42 verändern sich ebenfalls die Farbe und der Geschmack des gekeimten Keimguts. Wiederum können Geschmacks- und Rauchgase durch das gekeimte Keimgut geleitet werden. Auch das Rösten 42 wird beendet, wenn die gewünschte Restfeuchte, die gewünschte Farbe des Keimguts und der gewünschte Geschmack erreicht sind.
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Zur Beendigung des Trocknens 38, des Darrens 40 und des Röstens 42 wird das Keimgut in einem Schritt 44 abgekühlt. Zum Abkühlen 44 wird kalte Umgebungsluft mittels des genannten Gebläses durch das gewünschte Endprodukt des getrockneten, gekeimten Keimguts geblasen, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist. Bevorzugt wird auch während des Abkühlens 44 fortwährend oder im Intervall schonend gemischt.
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Zum Einstellen 46 der Feuchte im gewünschten Endprodukt kann unter ständigem Mischen Wasser in Intervallen auf das Endprodukt aufgesprüht werden, bis der gewünschte Wassergehalt im Endprodukt erreicht ist.
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Nachfolgend werden Beispiele des Herstellens von gekeimtem Keimgut mit den entsprechenden erfindungsgemäßen Prozessparametern tabellarisch dargestellt:
| | Anfeuchten
= Nass-Weiche | Fortführen
= Trocken-Weiche |
| Keimgut | Temperatur (°C) | Dauer (Std.) | Temperatur (°C) | Dauer (Std.) | CO2 (ppm) | Wassergehalt (%) |
| Dinkel | 12–18 | 5 | 18 | 20 | 550–800 | 98,0 |
| Erbsen | 12 | 6 | 14 | 48 | 2400 | 99,0 |
| Soja | 12 | 9 | 13 | 12 | 11960 | 99,9 |
| Mais | 12 | 7 | 18 | 28 | 2500 | 99,9 |
| Ackerbohnen | 12 | 9 | 14 | 72 | 3000 | 99,9 |
| Weizen | 10 | 5 | 24 | 96 | 1200 | 99,9 |
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Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz dem vorgenommenen formalen Rückbezug auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verfahren zum Keimen von Keimgut
- 12
- Reinigen
- 14
- Ablassen
- 16
- Anfeuchten zum Starten des Keimvorgangs
- 18
- Ablassen
- 20
- Absaugen von Gas
- 21
- Rühren
- 22
- Fortführen des Keimvorgangs
- 24
- Absaugen von Abluft
- 25
- Messen
- 26
- Regeln
- 28
- Besprühen
- 30
- Zufuhr von Frischluft
- 32
- Zugabe von Gibberillinsäure
- 34
- Nassverfütterung
- 36
- Lagern unter Kühlen
- 38
- Trocknen
- 40
- Darren
- 42
- Rösten
- 44
- Abkühlen
- 46
- Einstellen der Feuchte im Endprodukt