VIEW ARTICLE    DOI: 10.1094/ASBCJ-63-0076

Development of a New Rheological Laboratory Method for Mash Systems—Its Application in the Characterization of Grain Modification Levels (1). Declan L. Goode, Lisa Rapp, Tilman J. Schober, and Helge M. Ulmer, Department of Food and Nutritional Sciences, Bio-Transfer Unit, National University of Ireland, University College Cork, Ireland; and Elke K. Arendt (2), Department of Food and Nutritional Sciences, National University of Ireland, University College Cork, Ireland. (1) This work was an oral presentation at the World Brewing Congress (WBC) held in San Diego, CA in July 2004. (2) Corresponding author. Phone: +353.21.4902064; Fax: +353.21.4270001; E-mail: <e.arendt@ucc.ie> J. Am. Soc. Brew. Chem. 63(2):76-86, 2005. Accepted October 29, 2004.

The brewery mashing process is an enzymatic-, time-, and temperature-dependent degradation process of viscosity creating macromolecules such as proteins, arabinoxylans, beta-glucan, starch, and dextrins. This paper reports on the development of a new laboratory-based rheological method using a sensitive rotational rheometer that can determine viscosity changes in complex systems such as the brewery mashing process that contain dissolved and suspended materials. A Bohlin CS-50 rheometer, together with a specially designed star-shaped paddle rotor that enables mash particles to stay in suspension throughout measurement, was used. Studies were conducted to simulate an industrial mashing process, taking into account temperature, time, grist loads, adjunct amounts, and enzyme levels. The developed method was used to characterize the effects of different levels of malt modification. Clear correlations were made between the level of grain modification and the output rheological data points of peak viscosity at 50°C (R(^2) = 0.9769), breakdown rate at 50°C (R(^2) = 0.9784), peak viscosity at gel (R(^2) = 0.9935), peak gel area (R(^2) = 0.9943), the gelatinized starch breakdown rate at gel peak to 44 min (R(^2) = 0.9736), and the rate of breakdown at 63°C at start and 63°C at end (R(^2) = 0.9933). The developed rheological method is a useful tool for characterizing grain quality with regard to macromolecular viscosity compounds and the grains endogenous enzymatic capabilities. Keywords: Mashing, Rheology, Viscosity

El proceso de maceración de cervecería es un proceso de degradación de viscosidad dependiente de estado enzimático, tiempo, y temperatura que cree macromoléculas tales como proteínas, arabinoxilanos beta-gucanos, almidón, y dextrinas. Este papel divulga el desarrollo de un nuevo método reológico de base laboratorio usando un reómetro rotatorio sensible que puede determinar cambios de viscosidad en sistemas complejos tales como el proceso de maceración de cervecería que contienen materiales disueltos y suspendidos. Un reómetro Bohlin CS-50, junto con un rotor de paleta especialmente diseñado en forma de estrella que permite la suspensión de partículas de maceración a través de la medición, fue utilizado. Se condujeron estudios para simular un proceso de maceración industrial, considerando temperatura, tiempo, cargas de medianos, cantidades de adjuntos, y niveles de enzima. El método desarrollado fue utilizado para caracterizar los efectos de diversos niveles de modificación de malta. Correlaciones claras fueron hechas entre el nivel de modificación de grano y los puntos resultantes de datos reológicos de viscosidad máxima a 50°C (R(^2) = 0.9769), índice de descompostura a 50°C (R(^2) = 0.9784), viscosidad máxima de gel (R(^2) = 0.9935), área máxima de gel (R(^2) = 0.9943), índice de descompostura de almidón gelatinizado de pico de gel a 44 minutos (R(^2) = 0.9736), y el índice de descompostura a inicio 63°C y fin 63°C (R(^2) = 0.9933). El método reológico desarrollado es una herramienta útil para caracterizar calidad de grano con respecto a compuestos macromoleculares de viscosidad y las capacidades enzimáticas endógenas de los granos. Palabras claves: Maceración, Reología, Viscosidad