Pienpanimolle soveltuvat oluen aromi ainesten analysointimenetelmät Pienpanimohanke, 3. teematilaisuus

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Pienpanimolle soveltuvat oluen aromi ainesten analysointimenetelmät Pienpanimohanke, 3. teematilaisuus"

Irma Laakso
5 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Pienpanimolle soveltuvat oluen aromi ainesten analysointimenetelmät Pienpanimohanke, 3. teematilaisuus Robin Manelius 24/

2 Aihe: YAMK kehittämistyö pienpanimolle Kohdeyritys: Werybrew Oy/Radbrew Kaarina

3 Kemialliset analyysit pienpanimoille Mitä kemialliset analyysit kertovat Millaisista analyyseistä olisi eniten hyötyä? Hyödyt? Laaduntarkkailu Flavori / haitallisten aineiden tunnistaminen Tuotannon suunnittelu Mitä laaduntarkkailu maksaa? Mitä laitteisto maksaa ja saako lainat maksettua? Mitä maksaa pilalle mennyt erä?

4 Kysymykset joihin haettiin vastaus Minkälaisia (kemiallisesti) ovat oluen tärkeimmät aromiaineet ja miten ne voidaan ryhmittää niin että niitä voisi tutkia tehokkaasti? Millaisen analyysilaitteiston tarvitsee niiden tutkimiseen? laboratorio Millaisesta taloudellisesta panostuksesta on kyse?

5 Aiheet: Oluen flavoriaineet Luokittelu, kemiallinen koostumus ja analyysitapa Koska näytteet tulisi ottaa? Analyysimenetelmät? Laboratorion perustamisen kustannukset Minkälainen laitteisto? Takaisinmaksuaika?

6 Beer flavor component analyses for small breweries / pienpanimolle soveltuvat oluen aromi ainesten analysointimenetelmät: 1 INTRODUCTION 2 BASICS OF BREWING AND THE MOST IMPORTANT FLAVOR COMPONENTS IN BEER 2.1 Malting 2.2 The brewing process 2.3 Basic types of brewing techniques and types of beers 2.4 Main flavor compounds in hops and malt Alpha and beta acids Essential oils, terpenes, and terpenoids Esters and aldehydes Phenols and polyphenols 2.5 Important sampling points for beer quality analysis Raw materials The malting process The wort During fermentation The beer maturation process Beer staling

7 3 ANALYSIS METHODS FOR BEER COMPONENTS 3.1 Traditional analysis methods 3.2 Modern analysis methods 3.3 Other frequently used analysis instruments at a brewery 3.4 Metabolomics, a future opportunity 4 ASSESSMENT OF SUITABLE LABORATORY EQUIPMENT FOR A SMALL BREWERY 4.1 Assessment of the necessity of laboratory analyses. 4.2 Experimental setup for the investment calculations Items of expenditures Incomes Investment calculation variables, parameters of interest 5 RESULTS AND DISCUSSION 5.1 Initial calculations 5.2 Case A: Investment budget of Case B: Investment budget of Case C: Investment budget of CONCLUSIONS 7 APPENDIX REFERENCES

8 Ongelma asettelu Oluessa on > 450 karakterisoitua yhdistettä B. Vanderhaegen et al. / Food Chemistry 95 (2006)

9 Flavoriaineet Tärkeimmät yhdisteet, oluen maun ja ulkonäön kannalta, ovat: α ja β hapot (α) Humulone Eteerisiä öljyjä (terpeenejä) (β) Lupulone Isopreeni yksikkö Estereitä (aromaattisia, esim. banani, omena, sitrus) Flavonoideja (väri) Xanthohumol

10 Flavoriaineet Makuaineet muuntuvat, kemiallisesti, käymisprosessin aikana. Jotkut reaktiot ovat toivottuja ja toiset eivät Esim. α happo > iso α happo β happo > iso β happo Proteiinien ja polyfenolien hajoamisreaktiot. Hapen vaikutus esim. lipideihin (oxidointi). Brewing Science and Practice Woodhead Publishing Limited and CRC Press, 2004

11 Flavoriaineet Yhdisteet voidaan ryhmitellä: Haihtuviin (orgaanisia happoja, alkoholeja, estereitä) Haihtumattomiin (eri alkoholit, aldehydit, orgaaniset hapot, esterit, polyfenolit, sokerit...) Komponentit voi myös ryhmitellä: Karbonyylit (aldehydit, ketonit, orgaaniset hapot, esterit, amidit...) Hiilihydraateihin (komponentit vain C, O, ja H) Typpeä sisältäviin yhdisteisiin (esim. proteiinit) Rikkiä sisältäviin yhdisteisiin (vähäisiä määriä) Analyysilaitteiston on oltava edistyksellinen jotta kaikista aromiaineryhmistä saadaan tietoa

12 Näytteenotto oluen panossa 1. Ohramallas mäskätään jonka jälkeen vierre keitetään humalan kanssa Suurin osa aromiaineista saadaan humalasta Sokereita, proteiineja, aminohappoja sekä melanoidiinejä vapautuu maltaasta Raaka aineiden laadun ja prosessin tarkkailu 2. Humaloitu vierre käy kunnes alkoholipitoisuus on sopiva Laadun tarkkailu mikrobien kasvun varalta Eri karbonyyli yhdisteitä (esim. organisia happoja, aldehydejä sekä ketoneja) ja eriarvoisia alkoholeja muodostuu prosessin aikana CO2, glyseroli, rasvahapot sekä typpeä sisältäviä yhdisteitä Prosessin ja laadun tarkkailu 3. Raaka olut kypsytetään Mahdollinen oluen pilaantuminen (esim. hapen takia) tai sen saastuttajat voidaan havaita kemiallisten analyysien avulla Prosessin ja laadun tarkkailu 4. Olut pakataan (pullotetaan) Mahdollinen oluen pilaantuminen tai saastuttajat voidaan havaita Valmiin tuotteen laadun tarkkailu

13 Aromiaineiden tyypittäminen analyysimenetelmien mukaan Tunnusomaista yhdisteille Aromiaineet Analyysimenetelmä, näytteenotto ja detektio GC, ja HPLC systemit, headspace tai Tärkeitä tuotekehitykselle Amino- ja alfa hapot, proteiinit, VDK, sekä laadun tarkkailulle diasetyli ja veden komponentit SPME näytteenotolla, UV-Vis-, MS-MS-, MS-, RI-, ioni- ja FID detektorit, (spektrofotometria) Hiilihydraatit, aminohapot ja niiden Tärkeitä maltaan ja johdannaiset, karvauteen- ja väriin GC, ja HPLC systeemit headspace- tai humalan aromiaineiden vaikuttavia yhdisteitä, orgaaniset SPME näytteenotolla, UV-Vis, RI, MS, MS- tunnistamiselle hapot, polyfenolit, rikkiä sisältävät MS, ja FID detektorit, (spektrofotometria) yhdisteet Maulle ja aromille haitalliset H2S, Merkaptanit, SO2, DMS GC rikki-detektorilla Karkea analyysimenetelmien jaottelu näytti että kromatografiset menetelmät olivat soveliaimmat. Kaasukromatografia (GC) on menetelmistä nopein, kattavin ja tarkin.

14 Tavoite Aromiaineiden tyypittämisellä selkenee: Aromiaineiden kemiallinen kehitys Näytteenoton tarkoitus ja ajankohdat Tarvittavan analyysilaitteiston hankinta kustannusten selvittäminen Onko pienpanimolla varaa sellaisen hankkimiseen? Miten pitkä takaisinmaksuaika laitteilla on?

15 Tutkimuskysymykset / kehitystyö Kysymyksiä: Mitkä aromikomponentit (näytteenottoajankohdat) valitaan analysoitaviksi: Laaduntarkkailun kattavuuden varmistamiseksi Haittayhdisteiden tunnistamiseksi Minkälaisen laitteiston pienpanimon kannattaa hankkia? Miten paljon (maksettuja) analyysejä laitteistolla täytyy tehdä takaisinmaksun varmistamiseksi?

16 Laitevalinta Brewing Science and Practice Woodhead Publishing Limited and CRC Press, 2004 HPLC Moni aromiaine voidaan tunnistaa standardien avulla Hinta uutena n k Article in Journal of Chromatography A 991(2): May 2003 Kaasukromatografi Tuntemattomat komponentit voidaan tunnistaa sopivalla detektorilla Hinta, detektorista riippuen, uutena n k

17 Tuloksia Laitteistovalinta: Valitut aromiaineet (näytteenottokohdat) vaikuttavat: Laitteiden valintaan ja hintaan (lainan määrään) Laboratorion toimintaan ja liikeideaan Investointilaskelmat: Tiedot käsiteltiin Excel laskentapohjalla* joka diskonttasi investoidut varat ja laski takaisinmaksuajan realistisilla, optimistisilla tai pessimistisillä ( 10%) luvuilla. * Perusivnlaskentapohja.xls, Varis, K., Kurssimateriaalia : Taloushallinto esimiestyössä, Kevät 2017.

18 Skenariot / lähtökohdat A) Peruslaitteisto (esim. spektrofotometri), laina Arvioidut vuotuiset tulot: ~65 k ( 10%) B) Aromiaineiden erittely (HPLC), laina Arvioidut vuotuiset tulot: ~80 k ( 10%) C) Aromiaineiden tarkka erittely (GC MS), laina Arvioidut vuotuiset tulot: ~99 k ( 10%) Työkustannukset olivat suurin menoerä kulut ovat siten suurin piirtein samaa suuruusluokkaa analyysilaitteistosta riippumatta.

19 Lainojen takaisinmaksuajat A) Peruslaitteisto (spektrofotometri), lainaa Oletetut vuotuiset tulot: ~ Hyödyt: Pieni lainamäärä Laina maksettavissa Riskit: Aromiaineiden tunnistaminen epätarkkaa pieni hyöty Työläät menetelmät pieni määrä analyysejä päivässä Pienet tulot ja siten heikot kaupalliset mahdollisuudet

20 Lainojen takaisinmaksuajat B) Komponenttien erittely (HPLC), lainaa Oletetut vuotuiset tulot: ~ Hyödyt: Laadukkaampia analyysejä ja suurempi liikevaihto Laboratorion hyötyaste parempi kun A tapauksessa. Riskit: Riskialtis skenaario koska arvioidut tulot ovat vieläkin liian pienet kannattavan kaupallisen toiminnan saavuttamiseksi

Lainojen takaisinmaksuajat C) Komponenttien tarkka erittely (GC MS), 70.000 lainaa Oletetut vuotuiset tulot: ~99.

21 Lainojen takaisinmaksuajat C) Komponenttien tarkka erittely (GC MS), lainaa Oletetut vuotuiset tulot: ~ Hyödyt: Laadukkaita analyysejä ja suuri liikevaihto Analyysien laadun ansiosta laboratorion hyötyaste on parempi kun A ja B tapauksissa. Riskit: Riskinä tilanne jossa toimeksiantoja on liian vähän lainojen takaisinmaksuun

22 Yhteenveto Analyysien valintakriteereillä laitteiston valinnalle on keskeinen osa Tarkempi tieto vaatii laadukkaamman analyysilaitteen Näytteenottoajankohta ja tapa asettavat vaatimuksia laitteelle Laitteistovalinta: Analyysitulosten laatu on laboratorion tärkeimpiä myyntivaltteja ja vaikuttaa siten investoinnin suuruuteen. Laitteistovalinta määrää myös suurelta osin analyysien hinnat, henkilökunnan määrän sekä organisaation vision ja strategian.

23 Yhteenveto Investointilaskelmat: Käytetty investointilaskentamenetelmä (Investointi laskelmapohja.xls) osoittautui käteväksi työkaluksi uskottavien laskelmien teolle Yksinkertaisimpien laitteiden tuoma rahavirta on riittävä mikäli tehdään analyysejä vain omiin tarpeisiin Investointi HPLC laitteistoon (40 k laina) voisi vielä olla kannattavaa, pienpanimon omiin tarpeisiin, mutta suurempaa lainaa ei saada maksettua takaisin. Laboratoriolla on oltava myös paljon muita asiakkaita (kuin oma panimo) jotta se menestyisi taloudellisesti, varsinkin jos hankitaan kalliimpi laite (>70 k ).

Samankaltaiset tiedostot

Humala-hankkeen tuloksista: kemialliset analyysit

Humala-hankkeen tuloksista: kemialliset analyysit Juha-Matti Pihlava Luonnonvarakeskus Uudet liiketoimintamahdollisuudet 31600 Jokioinen Puh. 029 532 6439 juha-matti.pihlava@luke.fi Humalan luokittelu