1.13: Пиво
- Page ID
- 26098
Виробництво пива
Пиво виробляється людьми протягом 6000 до 8000 років. Ключовими інгредієнтами є солодовий ячмінь, вода, хміль та дріжджі.
Типові кроки у виробництві пива:
Ячмінь
Ячмінь - широко пристосована і витривала культура, яку можна виробляти в помірних і тропічних районах. Ядра ячменю або зерна - це плоди ячмінної трави. Ендосперм містить багато крохмалів як харчовий запас для дитячої рослини. Крохмаль і зародок оточені лушпинням, захисним шаром навколо ядра. Хоча люди виготовляли пиво з інших зерен, багато людей визначають пиво як ферментований алкогольний ячмінний напій. Насправді німецький закон про чистоту пива, відомий як Reinheitsgebot, 1516 року дозволяє використовувати лише хміль, ячмінь, воду та дріжджі у виробництві пива.
Крок 1: Пивоваріння ячменю
Метою першого етапу виготовлення пива, пивоваріння ячменю, є доступ до ферментованих вуглеводів.
Огляд: Дріжджі можуть використовувати які цукри? Які ферменти використовуються?
Зерна ячменю замочуються, звані замочуванням. Цей процес запускає метаболізм в зерні, щоб почати проростати протягом 4-5 днів. Коли дитяча рослина починає рости, ферменти починають розщеплювати крохмалі і клітинну стінку.
Клітинна стінка, що оточує крохмаль, що містить ендосперм, в основному виготовлена з\(\beta\) -глюкану і пентозану.
- \(\beta\)-глюкан - це одиниці глюкози, з'єднані через суміш 1-3 і 1-4\(\beta\) -зв'язків. Намалюйте короткий ланцюжок\(\beta\) -глюкан.
- Пентозани - це полісахариди, виготовлені з пентоз, таких як ксилоза та арабіноза. Намалюйте ці два моносахарида.
\(\beta\)-глюкан і пентозан - це структурні полісахариди, які НЕ засвоюються людиною або дріжджовими ферментами (тобто клітковиною).
Поясніть, чому проростання необхідне для цього етапу процесу виготовлення пива (або будь-якого харчового продукту, який використовує ячмінь).
Щоб зупинити проростання і ферментативні процеси, зерно нагрівається, званий обжигом.
- Чому слід зупинити проростання і ферментативні процеси?
- Ферменти знадобляться в процесі затирання (наступний етап). Чому?
Варіації печі
Існує безліч різновидів пічного солоду. Ось кілька популярних фасонів:
- Блідий солод: низьке та повільне обпалювання при температурі близько 100 F та 120 F протягом 24 годин. Це дає бліде пиво.
- Віденський солод: обпалюють при відносно низькій температурі, хоча його можна нагріти до 160 F. Він відомий своїм тостом або печивом, як аромат і приємний помаранчевий колір.
- Мюнхенський солод: обпалений при високій температурі, між 195 F і 220 F. Він має солодкий, хлібний смак і надає приємний бурштиновий колір.
- Ароматичний солод: обпалений при високій температурі, між 195 F і 220 F. Він солодкий і надає пиву солодовий, майже сироповий смак і аромат.
Обсмажування солоду сприяє реакціям Майяра. Це призводить до складних смаків, що пропагуються на цьому етапі.
- Перерахуйте деякі продукти, що утворюються в цих реакціях, які можуть бути знайдені в цих солодах.
Після обпалювання солодове зерно потім очищають, транспортують та зберігають. Більшість пивоварних заводів купують свій солод, а не готують їх.
Діастатичний солод має достатньо ферментів (таких як амілаза) для перетворення крохмалю в ферментовані цукру на стадії затирання.
- Передбачте, який із чотирьох типів солоду вище мав би достатню діастатичну потужність для перетворення наявних крохмалів?
- Якщо солоду не вистачає діастатичної потужності, то що потрібно буде додати пивоварові в пюре? Існує кілька підходів. Спробуйте придумати відмінні рішення.
Крок 2: Пивоваріння
Заварювання передбачає багаторазові етапи. Ось огляд.
- Млин: подрібнення солоду в борошно під назвою грист
- Маш: змішування крупки з нагрітою водою, щоб дозволити воді та ферментам гідролізувати крохмаль, утворюючи «сусло», солодку рідину
- Поділ сусла: фільтрація сусла від нерозчинних частинок лушпиння та інших частинок зерна. Традиційні практики використовували лушпиння як фільтр; сучасні пивоварні використовують поліпропіленові фільтри
- Кип'ятіння: в сусло додають хміль і кип'ятять суміш.
- Освітлення: видаляються денатуровані білки, дубильні речовини та залишки хмелю
Існує деякі важливі хімії, що відбуваються в цих кроках. Ми розглянемо деякі ферменти, хміль та етапи кип'ятіння більш детально.
Млин:
На цьому етапі зерна розбиваються на млині. Розмір частинок, зернистість, можна визначити інтервалом на роторах.
Велика крупа традиційно була віддана, оскільки подрібнене зерно використовувалося для фільтрації в кінці процесу пивоваріння.
- Дрібне дрібне зерно було проблематично при фільтрації. Чому?
Сучасні пивовари використовують дрібну зернистість, оскільки використовують поліпропіленові фільтри.
- Чому віддають перевагу меншій зернистості?
Затирання: Ферменти
Розтирання - це термін пивовара для процесу замочування гарячою водою, який зволожує ячмінь, активує солодові ферменти та перетворює зернові крохмалі на ферментовані цукру.
| Фермент | Оптимальна температура (F) | Оптимальний рН | Рольові |
|---|---|---|---|
| \(\alpha\)-амілаза | 154-162 | 5.3-5.7 | |
| \(\beta\)-амілаза | 131-150 | 5.0-5.5 | |
| аміло\(\alpha\) - 1,6-глюкозидаза | 95-113 | 5.0-5,8 | |
| \(\beta\)-глюканаза | 95-113 | 4.5-5.5 | |
| пептидази | 113-131 | 4.6-5.3 | Гідролізує дрібні білки в пюре |
| протеази | 113-131 | 4.6-5.3 |
- Заповніть відсутню інформацію на таблиці.
Як правило, гаряча вода додається, щоб допомогти солюбілізувати крохмалі.
- Що відбувається з цими ферментами, якщо вода занадто гаряча?
- Що відбувається з кількістю бродіння, якщо температура води холодна?
- Виходячи з ваших показань, визначте наступні температурні методи затирання:
- Настій:
- Відвар:
- Запрограмована температура:
- Деякі пивоварні додають несолоджене зерно, як рис або кукурудза, звані ад'юнктом, яке було відварено в окремій плиті. Яка мета цього кроку?
- Для світлих сортів пива пивовари додають аміло\(\alpha\) - 1,6-глюкозидазу. Яка мета цього кроку?
Затирання: Хміль
Хміль - це плетиста багаторічна лоза, а конус квітки використовується для додавання «гірких» та ароматичних ароматів пивному сусла на цій фазі виробництва пива. Зазвичай ці шишки подрібнюють і пресують в гранули для використання пивоваром. Інші пивовари використовують екстракти шишок.
Основними компонентами, які хміль додає в пиво, є альфа-кислоти (табл. 2) і смоли (табл. 2).
 |
 |
 |
| Гумулоне | Когумулоне | Адгумулону |
- Як змінюються ці кислоти?
Ці альфа-кислоти ізомеризуються в процесі кипіння з утворенням ізо-альфа-кислот (див. Нижче)
- Ізо-альфа-кислоти [більше/менше] розчинні, ніж гумулон.
Ізо-альфа-кислоти сприяють гіркому смаку більшості сортів пива. Також було виявлено, що ці сполуки порушують роботу протонних насосів, що використовуються грампозитивними бактеріями.
Протягом 1700-х років Британська імперія контролювала Індію, підтримуючи велику армію в Індії, вони мали великий попит на британський зварений ель для відправки в Індію. На жаль, багато ель зіпсували б під час довгої морської подорожі. Було помічено, що пиво, яке варилося при температурі з більшою концентрацією хмелю, рідше псувалося - початок пива India Pale Ale (IPA).
- Поясніть, як ці два фактори покращили доставку британських ель.
Пиво «Lightstruck» або «скунс» - це пиво, в якому ізо-альфа-кислоти зазнали фотохімічної реакції з утворенням МБТ.
- Запропонуйте можливий метод запобігання «скунінгу» пива.
Затирання: Хмелеві смоли
| Складові смоли хмелю | |
|---|---|
| М'яка смола: | Альфа-кислоти бета-кислоти |
| Тверда смола: | Дубильні речовини Поліфеноли |
| Амінокислоти | |
| Білки та вуглеводи | |
- Бета-кислоти не ізомеризуються під час кипіння. Намалюйте трохи бета-кислот.
Дубильні речовини - в'яжучі поліфенольні сполуки.
Дубильна кислота (приклад таніну):
Танінові сполуки широко поширені в багатьох видах рослин, де вони відіграють певну роль у запобіганні хижацтва. Терпкий аромат переважає в недозрілих фруктах, червоному вині або чаї.
- Як ці аромати можуть вплинути на пиво?
Затирання: Ароматичний хміль
Хміль, доданий після кип'ятіння, називається «сухим стрибком».
Масло хмелю (ефірне масло) іноді додають після кип'ятіння сусла. Ці «ароматичні хмелі» - це летючі неполярні сполуки, які мають сильні аромати та аромати. У хмельовій олії є від 400 до 1000 різних сполук, включаючи такі структури, як мірцен, гумулен, каріофілен,\(\beta\) -пінен, гераніол, ліналоол та фарнезен.
- Намалюйте кілька з цих ізопренових натуральних продуктів.
- Які аромати асоціюються з цими структурами?
- Як ви думаєте, наскільки розчинні ці сполуки в пиві? Чи передбачили б ви, що вони будуть присутні у великій кількості?
- Чому цей ароматний хміль додають після кипіння?
Кип'ятіння сусла:
Існує кілька цілей кип'ятіння сусла. Поясніть важливість кожного з цих кроків:
- Ізомеризуйте альфа-кислоти
- Летючі сполуки випаровуються, особливо диметилсульфід
- Вбити бактерії і дикі дріжджі
- Деактивувати ферменти з зерна
- Концентруйте сусло шляхом випаровування, оскільки вода, що використовується для затирання та розпарювання, дала сусло, меншу за питомою вагою (концентрація розчиненого цукру)
- Денатуруйте білки з зерна так, щоб вони злипалися (це зазвичай робиться в два прийоми: 1) гарячим розривом: денатуровані білки коагулюються і спливають на поверхню. Труб (залишки хмелю, дубильні речовини та згорнуті білки) можна видалити і 2) холодний перерву: Після закипання сусло охолоджується до температури бродіння і більше білків згорнеться.
Пивоваріння: Додатки
Рідкі добавки (цукор/сиропи) зазвичай додають на стадії кип'ятіння сусла. Це можуть бути цукру, витягнуті з рослин, багатих ферментованими цукрами, зокрема сахарозою з тростини або буряка або кукурудзяного сиропу. Рідкі добавки часто називають «розширювачі сусла».
- Чому такі додають після пюре?
- Які переваги розширювача сусла?
- Використання доданої сахарози може фактично зменшити вміст цукру в кінцевому пиві. Поясніть.
Пивоваріння: уточнення
Це процес фільтрації, який залежить від пивовара.
- Перерахуйте 3-4 компоненти, які видаляються з сусла в процесі освітлення?
- Деякі пивовари сперечаються про те, чи варто прибирати холод і терти. Які переваги утримання трубу в суслі для бродіння?
Крок 3: Бродіння
Існують сотні штамів дріжджів. Багато пивні дріжджі класифікуються як тип «верхнього бродіння» (Saccharomyces cerevisiae) та або «нижнє бродіння» (Saccharomyces uvarum, раніше відомий як Saccharomyces carlsbergensis). Сьогодні в результаті недавньої перекласифікації обидва типи дріжджів вважаються штамами S. cerevisiae.
Топ-бродіння
Штами дріжджів ель найкраще використовувати при температурах від 10 до 25° С. ці дріжджі піднімаються на поверхню під час бродіння, створюючи дуже густу, багату головку дріжджів. Бродіння ельними дріжджами при цих відносно теплих температурах виробляє пиво з високим вмістом ефірів, що вважається відмінною характеристикою пива ель. Ці дріжджі використовуються для пивоваріння ель, портерів, стаутів, Altbier, Kölsch та пшеничного пива.
Знизу бродіння
Штами світлих дріжджів найкраще використовувати при температурах від 7 до 15° C. при цих температурах світлі дріжджі ростуть менш швидко, ніж дріжджі ель, і з меншою поверхневою піною вони мають тенденцію осідати на дно ферментера, оскільки бродіння наближається до завершення. Ці дріжджі використовуються в пивоварінні Pilsners, Dortmunders, Märzen, Bocks та американських солодових лікерів.
Дикі дріжджі
Пиво, яке вариться з натуральних/диких дріжджів і бактерій, називається спонтанним ферментованим пивом. Однією з типових дріжджів є штам Brettanomyces lambicus, який використовується для виробництва традиційних ламбічних сортів пива. Цей метод пивоваріння практикується десятиліттями в регіоні Західної Фландрії Бельгії. Ми відвідаємо 3 пивоварні Fonteinen в Бельгії, яка спеціалізується на ламбічному пиві.
- Огляд: Поясніть ефект Крабтрі.
- Чому важливо додавати кисень в сусло під час бродіння?
Ароматизатори бродіння: Вищі спирти (сивушні спирти)
Більш довгі ланцюгові спирти, що виробляються дріжджами під час бродіння, також можуть сприяти аромату та смаку пива. В першу чергу ці спирти можуть посилити прогрівання ротової порожнини.
Сивушні спирти отримують з амінокислотного катаболізму шляхом, який вперше був описаний Ерліхом. Амінокислоти є основним джерелом засвоюваного азоту в суслі. Амінокислоти, які засвоюються дріжджами і перетворюються в сивушні спирти шляхом Ерліха (валін, лейцин, ізолейцин, метіонін і фенілаланін).
Шляхи Ерліха показаний нижче для фенілаланіну.
- Намалюйте структури спиртів, які б утворилися з валіну, лейцину та ізолейцину.
Занадто велика кількість сивушних спиртів більшої ваги забезпечує різкий алкогольний смак (насправді слово сивушні від німецького означає поганий спиртний напій).
Сивушні спирти можуть вироблятися надмірною кількістю дріжджів або температурою бродіння вище 80° F.
- Як можна запобігти занадто високому рівню виробництва дріжджів?
Ароматизатори бродіння: Виробництво ефіру
Багато з цих ефірів отримані з спиртів, що вступають в реакцію з ацетилом CoA.
- Намалюйте механізм для цієї реакції, включаючи проміжний. Пам'ятайте, що тіоефіри - це похідні активованого карбонілу.
- Намалюйте продукти сивушних спиртів, що вступають в реакцію з ацетилом CoA.
Деякі ефіри отримують з спиртів, що реагують з активованими тіоефірами зі шляху синтезу жирних кислот.
- Намалюйте продукти деяких з цих спиртів, що вступають в реакцію з різними похідними жирних кислот.
Ароматизатори бродіння: Профіль аромату ефіру
| Естер | Структура | Смаковий профіль |
|---|---|---|
| етил бутаноат |  |
Папайя, масло, яблуко, парфумерія |
| етил гексаноат |  |
Яблуко, фруктовий, солодкий |
| Етил 2-метилбутаноат |  |
Солодкий, фруктовий, схожий на виноград |
| Етилацетат |  |
Розчинник, фруктовий, солодкий |
| етил октаноат |  |
Яблуко, солодке, фруктове |
| Ізоаміл ацетат |  |
Банан, естерія, яблуко, розчинник |
| 2-фенілетилацетат |  |
Троянди, медові, яблучні, солодкі |
| Ізобутилацетат |  |
Банан, естерія, яблуко, розчинник |
Зазвичай пивовари хочуть балансу ефірів, присутніх у кінцевому продукті, але не надто багато.
- Прогнозуйте, як ці фактори вплинуть на кількість складного ефіру та сивушних спиртів, присутніх у кінцевому продукті.
- Температура бродіння:
- Бродіння з «трубом» (містить багато поживних речовин дріжджів):
- Питома вага сусла:
- Дріжджі «пек» (концентрація іннокуляції):
Ароматизатори бродіння: Кетони
Хоча наявність складних ефірів та сивушних спиртів може посилити смак та аромат пива, наявність кетонів зазвичай вважається небажаним.
Найбільш поширеними є утворення діацетилу і ацетоїну. Діацетил найчастіше описують як маслянистий ароматизатор. Бажано в невеликих кількостях у багатьох ель, але може бути неприємно в більшій кількості і в лагерах; може навіть набувати прогірклий підтекст.
- Огляд: Який шлях до виробництва діацетилу (і відновлених форм)?
Діацетил може бути результатом нормального процесу бродіння або результатом бактеріальної інфекції. Діацетил виробляється на початку циклу бродіння дріжджами і поступово метаболізується до кінця бродіння.
Пиво іноді піддається «діацетиловому відпочинку», при якому його температура трохи підвищується протягом двох-трьох днів після завершення бродіння.
- Яка мета цього часу відпочинку?
Види пива
Пивний стиль - це термін, який використовується для диференціації та класифікації пива за різними факторами, включаючи зовнішній вигляд, смак, інгредієнти, спосіб виробництва, історію або походження. Не існує узгодженого методу розрізнення стилів пива.
Є кілька загальних категорій, які використовуються при описі стилів пива:
Дріжджі: Алес проти Лагерса
- Але: Топ-бродіння штамів, які, як правило, виробляють більше складних ефірів.
- Лагер: штами, що ферментують знизу, які, як правило, виробляють більше сполук сірки.
- Дріжджі Weizen: Використовуються в пшеничному пиві німецького стилю і вважаються дріжджами ель.
- Brettanomyces: Дикі дріжджі з ароматами, такими як barnyard, тропічні фрукти, і багато іншого.
Види солоду:
- Це основний ферментний інгредієнт, і є найрізноманітніші смаження. Більш темне обсмажування надає більше шоколаду, кави, карамелі та підсмажених смаків.
- Допоміжні речовини можуть надавати різні смакові якості.
Хміль:
- Хміль забезпечує цілий ряд сполук, які впливають на аромат пива, смак, гіркоту, утримання голови та терпкість пива.
- Кількість, деформація та терміни можуть вплинути на смакову гамму.
- Смакові та ароматичні діапазони: цитрусові, тропічні, фруктові, квіткові, трав'яні, цибульно-часникові, пітні, пряні, деревні, зелені, соснові, ялинові, смолисті
Вміст алкоголю:
- Вміст алкоголю може коливатися від 2% до більше 14%
- Сивушний алкоголь може існувати і в пиві.
Рівень карбонізації:
- Карбонізація є основним інгредієнтом пива. Карбонізація може бути виявлена як аромат (вугільна кислота), і вона має відчуття рота та смак. Він також впливає на піну.
- Карбонізація може бути природним (виробляється дріжджами під час бродіння) або додаватися до пива під тиском. N2 також можна додавати до пива, забезпечуючи менші бульбашки та м'якше відчуття рота, ніж CO2.
Craft Beer.com надає приємний посібник зі стилю щодо різних назв пива з інформацією про штами дріжджів, аромат хмелю, IBU (Міжнародні одиниці гіркоти), вміст алкоголю, карбонізацію для сотень стилів пива.
- Посібник з вивчення стилю пива Craft Beer.com
Джон Палмер також надає приємний стіл, який розміщує широкий спектр стилів пива на діаграмі, порівнюючи кількість ель та лагерів на солодовий проти фруктового та солодкого проти гіркого.
- Джон Палмер, Як варити, Глава 19, Питання стилю, Алес проти Лагерса
Виберіть улюблені пивоварні або пивоварні, обрані вашим інструктором.
- Виберіть 3-6 сортів пива з цих пивоварних заводів і перегляньте деякі їх категорії - ель проти лагер, хміль, кондиціонування після варіння, види солоду тощо.