Каким образом вкус и аромат пива меняется под воздействием кислорода

Что такое окисление?

Окисление- это потеря электронов молекулой, атомом или ионом с увеличением степени окисления.

Редукция-присоединение атомом, молекулой или ионом электронов с уменьшением степени окисления.

• Редокс–сокращение от названия химической реакции-реакции окисления
• Как и все химические реакции, окисление ускоряется с повышением температуры

Предотвращение csa – основы

• Если возможно, продуйте все приемные сосуды CO2.
• Осторожно переливать так, чтобы не разбрызгивать
  • Starsan в верхней части сифона для уменьшения пузырей
  •  Наполнение сосуда под давлением CO2
• При длительном хранении
  • Избегайте любого свободного пространства под пробкой
  • Избегайте ведер или других проницаемых материалов (силиконовые пробки)
• Не добавляйте воду (кроме деаэрированной) после ферментации.
• Дрожжи поглощают кислород, особенно когда они активны

Аэрация сусла

•  Хочу добавить кислород, а не окисление!
• Сусло должно быть ниже 27гр.C, желательно уже взбитое
• Содержание O2 в охлажденном сусле до 8-14 частей на миллион поможет создать стерины для размножения дрожжей
  • Слишком много O2- токсично для дрожжей
• Для пива высокой плотности можно насыщать кислородом несколько раз (до начала активного брожения)
•  60 секунд с чистым O2
• Невозможно перенасыщение кислородом стерильным воздухом (макс. 8 частей на миллион)
•  После начала брожения защищать от проникновения воздуха / O2

Базовый рецепт

Метод: мини-партии, варка в мешке (BIAB)

Объем (после кипячения): 3,8 литра

Начальная плотность пива: 1,056

Конечная плотность пива: 1,014

Солод: 907г дробленого двухрядного солода

Хмель: 7,1 г Cascade [7% альфа-кислот] в вирпуле

Дрожжи: полпакета Safale US-05 American Ale Yeast

Для проведения каждого эксперимента необходимо следовать одним и тем же алгоритмам действий, изменяя только необходимую переменную.

Инструкция: поместите измельченный солод в нейлоновый мешок для зерна и отложите в сторону. Нагрейте 2,8 литра воды до температуры 72 °C. Снимите котел с огня, затем опустите в него мешок с солодом и перемещайте солод по кругу замешивающими движениями.

Нужно чтобы все крупинки зерна хорошо смочились водой. Измерьте температуру жидкости. Она должна быть на уровне 66 °C. Возможно, придётся немного нагреть жидкость или добавить холодной воды. Не забывайте вращать мешок, чтобы стабилизировать температуру в котле.

Как только целевая температура будет достигнута, накройте котел и утопите мешок. Оставьте на 60 минут. Спустя первые 30 минут проверьте температуру. Если она упала более чем на пару градусов, поставьте котел обратно на горелку, чтобы поднять температуру до нужного уровня.

В конце часа нагрейте дополнительно 1,9 л воды до температуры 77 °C. Медленно поднимите мешок с зерном над котлом. Осторожно пролейте горячую воду через зерно в котел, чтобы вымыть еще немного сахара. Добавьте в котел еще 0,9 л воды. Прокипятите сусло в течение часа, а затем уберите котел с огня.

Добавьте хмель для охмеления в вирпуле. Накройте крышкой и дайте настояться в течение 20 минут. Затем охладите сусло до 21 °C, перелейте его в тару, при необходимости добавьте воды. Внесите дрожжи и установите гидрозатвор.

Сбраживайте каждую мини-партию при температуре 20 °C. После броженияразлейте в бутылки с добавлением для карбонизации 12 г сахара.

Горячая аэрация

Во время варки причиной бед может стать горячая аэрация. При более высоких температурах кислород активнее вступает в реакцию с другими веществами, поэтому нужно ограничить доступ воздуха. То есть обращаться с затором и суслом как можно аккуратнее: воздерживаться от замешивания воздуха в слой зерна, следить за тем, чтобы рециркулирующее сусло плавно перетекало обратно в затор, избегать разбрызгивания во время переливания сусла из фильтр-чана и давать суслу полностью остыть прежде чем переливать его в бродильную емкость.

Стоит отметить, что авторы некоторых современных источников относятся к угрозам горячей аэрации скептически. В частности, команда Brülosophy провела ряд экспериментов, призванных дать понимание того, как горячая аэрация влияет на вкус в долгосрочной и краткосрочной перспективе.

Оценка результатов показала, что воздействие не было статистически значимым. Возможно, дело в том, что кипячение может уменьшить количество растворенного кислорода, что в дальнейшем избавит от его негативного воздействия. Лично я стараюсь быть осторожным и избегать горячей аэрации, но не исключаю, что это может быть лишь суеверием. Тем больше оснований для включения этого воздействия в наш эксперимент.

Горячее окисление

• Солодовые липиды, жирные кислоты, фенолы и меланоидины окисляются даже во время соложения
  • Происходит еще быстрее при температуре затора / кипения
    • 4-5 частей на миллион в заторной воде, 1-3 частей на миллион из затора, 1-2 частей на миллион из окружающей среды.
  • Кипячение сусла удаляет кислород, а не окисление
• Окисленные соединения могут действовать как окислители после ферментации
  • Окисление без молекулярного кислорода вызывает окисление пивных спиртов и образование летучих альдегидов
  • Связи между альдегидами и природными соединениями серы в результате метаболизма дрожжей со временем разорвутся, высвободив альдегиды
  •  Обычно через 3-4 недели после завершения брожения
• Любые брызги горячего сусла (> 27гр.C) могут вызвать HSO
• Полное исключение HSO может вызвать препятствовать коллоидному помутненеию

Горячее окисления (hsa)

Горячее окисление-миф, правильно?

Дегустация

Дайте пиву две-три недели на карбонизацию, а затем проведите дегустацию. Правильно приготовленная партия будет служить эталоном. Сравните её вкус с каждой партией, сваренной с нарушением технологического процесса, и с пивом, хранившимся в тепле. Начните с поиска визуальных отличий. Получилась ли какая-то партия более темной или более мутной? Какие заметны отличия между партиями?

Затем вдохните аромат и оцените эффект сухого охмеления в контрольной партии. Есть ли отличия от пива из окисленных партий? Теперь можно переходить к оценке вкуса. Обращайте внимание на ароматы. Не появился ли аромат хереса? Есть ли привкус картона или бумаги? Нет ли заплесневелого вкуса?

Это отличная возможность оценить воздействие горячей аэрации на практике. Заметны ли отличия от контрольной партии, или они почти неуловимы? Если различия действительно есть, сравните вкус партии, окисленной в ходе горячей аэрации, и партии, контактировавшей с кислородом после брожения.

Затем сравните образцы с нормальной карбонизацией с теми, что хранились в тепле. Заметны ли какие-то отличия? Есть ли ярко выраженные отклонения? Особенно интересно проследить изменения вкуса в бутылке из контрольной партии.

Другие записи этого автора:

Задавайте вопросы!

Обсудим?

Симпозиум

Измерение o2 в пивоваренной воде

При производстве купажированного пива с более низкой плотностью важно использовать подготовленную воду, которая была должным образом деаэрирована.

В процессе приготовления пива с высокой плотностью эта способность значительно снижает общее количество растворенного кислорода, которое будет обнаружено в пиве после смешивания.

Измерение кислорода o2 в пиве

После одного дня брожения уровень кислорода падает ниже значения 30 ppb. В результате дрожжи расщепляют ферментируемый сахар производящий алкоголь и другие побочные продукты. Некоторые из этих побочных продуктов чрезвычайно чувствительны к окислению, в их числе находятся полифенольный хмель и солодовые ароматизаторы.

Считается, что британский бочковой эль не требует такого измерения, поскольку он по-прежнему содержит дрожжи, и традиционно эль подавали, позволяя воздуху войти в бочку. На практике происходит значительное окисление, и это, наряду с последствиями микробного загрязнения, передающихся через воздух, приводит к очень короткому сроку годности.

В результате аккуратного обращения и точного измерения кислорода в пиве на пивоварне, содержание кислорода в упаковке будет менее 100 ppb. При этом срок годности пива будет значительно продлен, что положительно скажется на покупательском спросе вашей продукции.

Измерение растворенного кислорода o2 в сусле

При ферментации кислород необходим для надлежащего роста дрожжевых клеток. Во время варки практически весь кислород выводиться из сусла, поэтому после охлаждения до соответствующей температуры кислород необходимо добавлять с помощью инъекций или аэрации.

В традиционном процессе пивоварения сусло насыщается кислородом до необходимого уровня , примерно 8-12 ppm, хотя для некоторых современных видов дрожжей этот уровень может достигать 20 ppm.

Для измерения растворенного кислорода в сусле, включая горячее, компания АкваАналитикс рекомендует использовать контроллер Orbisphere 410 совместно с датчиком кислорода. Данная система работает в режиме inline, предоставляя достоверные результаты в режиме реального времени.

При добавлении кислорода или воздуха в сусло необходим точный контроль. Избыток кислорода приводит к нежелательному, быстрому и чрезмерно интенсивному брожению. Уровень кислорода в сусле должен быть оптимизирован на основе рекомендаций производителей дрожжей и плотности сусла.

И наоборот, недостаток кислорода на начальных стадиях приводит к плохому брожению и может привести к повышению уровня ацетил-коэнзима Ав дрожжевых клетках. Это, в свою очередь, может привести к увеличению количества сложных эфиров и другим нежелательным привкусам в пиве.

Какие приемы используют технологи?

Все пустые емкости содержат в себе воздух, а значит и кислород. При перекачке в пустую емкость затора, сусла или пива неизбежно приведет к контакту с воздухом. Что придумали технологи? Решение довольно простое и лаконичное: заполнять все емкости снизу.

Если с емкостями все просто, то, как же быть с трубопроводами? Протяженность их довольно большая и контактная зона внушительная. Зачастую они заполнены воздухом или водой, которая контактирует с промежуточными фазами (затором, суслом) или с готовым пивом. Что можно предпринять в этом случае?

Чтобы минимизировать контакт с кислородом трубопроводы и емкости заполняют углекислым газом. Данный газ не только инертен для пива, но и желателен. В самом пиве содержится углекислый газ и эта среда для него наиболее гармонична.

Что касается воды, то здесь приходят на помощь установки дегазации. Они работают по принципу обратного осмоса и удаляют из воды все растворенные газы. Такая вода носит название диаэрированной. Она повсеместно применяется в пивоваренном производстве. Контакт с такой водой не грозит промежуточным продуктам или пиву контакту с кислородом.

Зачастую на пивоваренных предприятиях используется углекислый газ, полученный при брожении. В этом вопросе очень важно не игнорировать сброс в атмосферу первых порций смешанного с воздухом углекислого газа из бродильного танка. Направление его на рекуперацию производится только по достижении концентрации CO2 не менее 99%.

Какие приемы применяются на стадиях производства?

На стадии затирания и кипячения сусла температура среды достаточно высокая, поэтому кислорода в ней минимальное количество.

В процессе брожения дрожжи потребляют практически весь кислород, который был в сусле и оставался в бродильном танке при его заполнении. Если произвести измерение концентрации кислорода через несколько суток от начала брожения, то его значение будет равным нулю.

Еще одно серьезное испытание – это фильтрация пива. В основном для осветления пива применяется фильтр-пресс, где есть две секции: намывная и стерильная. Здесь важно вытеснить весь воздух до попадания пива. В первой секции производят «намывку» кизельгуровых фракций.

Наиболее ответственный участок – это розлив пива в бутылки . Здесь контакт с воздухом неизбежен. Бутылка после мойки идет по конвейеру к пивораливочной установке. Она наполнена воздухом, и если в нее налить пиво, то концентрация кислорода в продукте будет колоссальной. Такое пиво уже после нескольких месяцев хранения потеряет вкусовую стойкость.

Что можно предпринять для предотвращения этого эффекта? В пиворазливочном аппарате предусмотрено устройство, называемое клапаном предварительного вакуумирования. С помощью него из бутылки удаляется весь воздух.

Пиво наливается в такую бутылку и направляется к укупорочному аппарату. Здесь также затаился подвох. Как известно, бутылка наполняется пивом не по самое горлышко. Существует так называемое газовоздушное пространство. Верхняя часть остается свободной и туда легко проникает воздух.

Если такую бутылку с пивом закупорить, то в ней неизбежно начнутся процессы окисления. Кислород из воздушного пространства перейдет в растворимую форму и начнет взаимодействовать с компонентами пива. Но как можно этого избежать? Есть очень умное решение: впрыск горячей воды.

Бутылка наполняется пивом, и в нее сразу же впрыскивается тонкая струйка горячей воды. Происходит мгновенное вспенивание пива и эта обильная пена выталкивает весь воздух из свободного пространства бутылки. Затем бутылка должна быть незамедлительно и качественно укупориться пробкой.

При соблюдении всех этих режимов и приемов концентрация кислорода в пиве будет минимальной. Нормативным содержанием растворенного кислорода в пиве считается интервал от 0,00 до 0,05 мг/л. Содержание кислорода в газовоздушном пространстве бутылки также контролируется и нормируется Оно должно быть не более 0,15 мг/л.

Кислород и окисление

• Окислители – обладают способностью окислять другие вещества (получают электрон)
  • Кислород – сильный окислитель, но не единственный
  • Кислород, катализируемый металлами (медью, железом), образует высокоактивные радикалы, которые быстро реагируют с компонентами пива.
  • Перекись водорода, отбеливатель (хлор) также окисляют
• Восстановителями называются вещества, отдающие электроны. Во время реакции они окисляются. Поскольку окислитель присоединяет электроны, степень окисления его атомов может только уменьшаться. Наоборот, восстановитель теряет электроны и степень окисления его атомов должна повышаться.
  • Метабисульфит натрия / калия
  • Аскорбиновая кислота (витамин С)
  • Редуктоны – присутствуют в пиве.
• Воздух содержит 21% кислорода
• Восстановительный потенциал – способность уменьшать окисление

Кому нужен кислород в процессе пивоварения?

Единственный участник пивоваренного процесса, который рад кислороду – это дрожжи. Их специально насыщают кислородом перед началом брожения, и этот процесс называется оксигенацией. Кислород необходим дрожжевой клетке для роста и деления. Доказано что дрожжи не прошедшие оксигенацию размножаются хуже и брожение идет медленнее. Поэтому процесс оксигенации дрожжей считается обязательным. Также производится аэрация сусла перед началом брожения.

Окисление солода

• Шелуха защищает солод от окисления
• После измельчения окисляется намного быстрее
• Влага ухудшает качество ядра и свежесть солода
• Затхлый, несвежий, потеря богатого вкуса зерна
• Хранить в сухом прохладном месте.
• Используйте закрытые ведра или контейнеры для корма.

Окисление хмеля

• Пеллеты служат дольше, чем шишки
•  Масла и альфа-кислоты разлагаются вместе
  • Бета-кислоты становятся горькими при окислении
  • Альфа: соотношение бета покажет потенциал хранения
• Хранить в холоде и вдали от кислорода
  •  Вакуумная упаковка и хранение в морозильной камере
• Посмотрите / почувствуйте / понюхайте весь хмель перед использованием
• Откажитесь от коричневого, «сырного» хмеля – имейте запасной

Окислительные ароматы в пиве

• Солодовые фенолы – снижение вкуса / аромата, терпкость солода
•  Полифенолы хмеля – уменьшение вкуса / аромата, резкость / терпкость
•   Меланоидины – природные антиоксиданты
  •   Мед, вкус ириса (2,3-пентандион) – приторные нотки
  •   Шерри / бордо с высоким содержанием спирта, спиртуозностью (бензальдегид / миндаль)
  •   Необходим для окисления спиртов
•   Темный солод – антиоксиданты, возможно появление соевого соуса, металлического привкуса
•  Жирные кислоты (чрезмерное количество осадка) – мыльный / козий(козлиная нотка)
•   Кислоты хмеля – валериановая (сырный, потный носок) и масляная (рвотный оттенок) кислоты
•   Масло хмеля – травяное, древесное
•   Потемнение цвета
•   Ребрышки (ржаные ноты) – листья черной смородины (фруктовые) / кошачий вкус – перезрелые или испорченные фрукты или овощи
•   Сидр / шерри – ацетальдегид (старые / гнилые яблоки) и уксусная кислота (уксус)

Отклонения

Помимо основной партии сварите партии со следующими отклонениями.

Окисление зерна: примерно в середине процесса затирания достаньте мешок, откройте его и немного перемешайте дробину, чтобы аэрировать её. Затем погрузите обратно в котел.

Переливание горячего сусла перед кипячением: сразу после затирания, прежде чем приступить к кипячению, резко перелейте сусло в другой котел.

Переливание горячего сусла после кипячения: прежде чем охлаждать сусло, резко перелейте его во второй котел.

Небрежно переливание готового напитка: после первичного брожения резко перелейте пиво в другую емкость.

Небрежный розлив: перед розливом резко перелейте пиво в другую емкость.

Хранение в тепле: из каждой партии, включая контрольную, отложите одну бутылку и храните при температуре 27 °C или выше.

После прекращения нагревания

Когда сусло остынет, и мы будем готовы внести дрожжи, кислород на некоторое время станет нашим другом. Он поможет дрожжам построить прочные клеточные стенки во время репродуктивной фазы брожения. Впрочем, это недолгая передышка. После завершения первичного брожения кислород дрожжам больше не нужен, и он снова становится нашим врагом.

Незначительное окисление всё же неизбежно. Даже если вы будете сливать пиво с осадка осторожно, не расплёскивая, его поверхность всё равно будет контактировать с воздухом. При розливе в бутылки проблема усугубляется за счет более сильного напора. Во время карбонизации дрожжи поглотят часть кислорода, скопившегося в свободном пространестве над пивом, но это все равно влияет на и так небольшой срок хранения большинства сортов домашнего пива.

Если воздействие горячей аэрации — спорный вопрос, то окисление при неаккуратном обращении с напитком после первичного брожения сомнений не вызывает. Возникновение посторонних запахов и вкусов в таком случае отнюдь не миф. Дополнительным толчком к окислению может послужить хранение в тепле, что обеспечит больше энергии для запуска окислительных процессов.

Признаки окисления

Окислившееся пиво легко распознать по вкусу и аромату. Отличительными признаками будут привкус картона или бумаги. Могут также появиться винные, землистые и затхлые нотки. Некоторые разновидности крепкого пива, такие как барливайн или имперский стаут, могут по счастливой случайности получить в результате окисления привкус хереса или изюма, но пивоварам все равно нужно быть начеку.

Помимо этих очевидных последствий, окисление способно сделать вкус пива тусклым, притупляя как горечь хмеля, так и богатство солодового вкуса. Иногда окисление способствует образованию маслянистого диацетила в результате расщепления ацетальдегида. Есть также некоторые менее критические визуальные последствия, такие как потемнение напитка. Очень часто пиво становится мутным, и внешний вид пива становится столь же неприятным, как и вкус.

Чаще всего это происходит из-за кислорода, попавшего на этапе варки, брожения или розлива, но причиной может стать и окисление сырья. Как правило, все дело в ингредиентах, утративших свежесть из-за неправильного хранения. Хмель может потерять горечь в результате распада альфа-кислот.

Давайте отложим в сторону несвежие ингредиенты и пристально рассмотрим сам процесс производства пива, чтобы понять, когда и как может попасть кислород.

Роль кислорода в пивоварении

Следующий шаг

Есть ряд других переменных, с которыми можно поиграть, но интереснее будет повторить эксперимент с более сложным базовым рецептом. Более насыщенный солод, особенно меланоидиновый, способен придать напитку нотки хереса. Более высокая степень охмеления даст возможность лучше оценить воздействие кислорода на хмелевой профиль.

Также интересно сварить пару партий с несвежими ингредиентами: одну с сухим солодовым экстрактом, контактировавшим с воздухом в течение недели, а другую с хмелем, который лежал в открытой пачке при комнатной температуре.

Помните: основная цель — выделить признаки окисления и понять, как оно может навредить пиву.

Транс-2-нонаналь (бумажный оттенок)

• На вкус как картон / мокрая бумага
•    Альдегид / карбонил
•   В основном вызвано окислением липидов и окисленных свободных жирных кислот
  •   линолевая и линоленовая кислоты из пивоваренного ячменя
•   Порог вкуса около 0,1 частей на миллиард.
•   Сульфиты взаимодействуют с транс-2-нонаналем, что приводит к потере бумажного характера
•   Возможно возникновение при соложении / HSA

Холодная аэрация (csa)

• Весь контакт воздуха / кислорода после ферментации окисляется
  • При более низких температурах окисляется медленнее
• TDO – общий растворенный кислород (растворенный в жидкости)
  • Может быть измерено с помощью измерителя TDO
  • Из переливов / упаковки, разбрызгивания
• TPO – общий кислород в упаковке (TDO свободное пространство)
• 20-30 лет назад, 1000 частей на миллиард TPO (1ppm) приемлемо
• Профи стремятся к показателю <100 частей на миллиард TPO (0,1 ppm)

Чем это объяснить?

Как известно, кислород – один из самых сильных окислителей в природе. Из-за его воздействия ржавеет металл, стареют люди и портятся многие продукты питания. Пиво также подвержено негативному влиянию кислорода.

В пиве в относительно небольшом количестве содержатся жирные кислоты. Они при взаимодействии с кислородом образуют так называемые карбонилы старения. Эти соединения превращают ароматный напиток в жидкость с сомнительным затхлым запахом. К тому же окислительные процессы негативно сказываются на цвете пива.

Из янтарного он превращается в темный, пропадает блеск. Проще говоря, пиво теряет свой товарный вид. Это крайне нежелательно для пивовара. Поэтому они скрупулезно составляют технологические схемы и оптимизируют процессы таким образом, чтобы исключить или минимизировать контакт с воздухом.

Эксперимент

В нашем эксперименте мы проверим влияние воздействия кислорода на нагретое зерно, сусло, а также на пиво после первичного брожения. Мы также рассмотрим, как влияет на вкус температура хранения. Поскольку в ходе эксперимента может измениться и цвет, в основе рецепта нашего пейл-эля будет лежать только зерно. Я рекомендую обращаться с контрольной партией предельно аккуратно.

Итого

• Используйте свежие ингредиенты
• Темный солод, меланоидины и хмель поглощают кислород
• Свести к минимуму аэрацию горячей стороны
• Практикуйте контакт без кислорода на холодной стороне
  • Полностью промойте все приемные сосуды
  • Стойка с использованием давления CO2 в продуваемом сосуде
  • Шапка пены на пиве
• Держите готовое пиво как можно холоднее и пейте свежим!
• Насколько приемлемо окисление для ВАС?