За бирата през погледа на един химик. Част 1

Здравейте %username%.

Както обещах по-рано, отсъствах малко поради командировка. Не, все още не е завършен, но вдъхнови някои мисли, които реших да споделя с вас.

Ще говорим за бира.

Сега няма да споря за определени разновидности, да споря кой вкус и цвят в тялото се променят по-малко от момента на консумация до момента... добре, разбирате - просто искам да говоря за това как виждам процеса на производство, разлики и влияние на бирата върху нашия организъм от химическа гледна точка.

Много хора вярват, че бирата е напитка на обикновените хора - и те много грешат; мнозина вярват, че бирата е вредна - и те също грешат, но също като тези, които вярват, че бирата не е вредна. И ще разберем и това

И за разлика от предишните статии, ще се опитам да се отърва от лонгоридите, а по-скоро ще разделя тази история на няколко. И ако на някакъв етап няма интерес, тогава просто ще спра да травмирам мозъка на бедния читател.

Да тръгваме.

история на заболяването

Историята на бирата в света датира от няколко хиляди години. Първите споменавания за него датират от епохата на ранния неолит. Още преди 6000 години хората са използвали технологии, които са направили възможно превръщането на хляба в ароматна напитка - и като цяло се смята, че бирата е най-древната алкохолна напитка в света.

Историята на произхода на бирата започва преди нашата ера, а лаврите на изобретателите принадлежат на шумерите. Тяхното клинописно писмо, открито от Е. Хубер в Месопотамия, съдържа около 15 рецепти за тази напитка. Жителите на Месопотамия използвали лимец (лимец) за направата на бира. Смила се с ечемик, залива се с вода, добавят се билки и се оставя да ферментира. От получената мъст се приготвя напитка. Моля, обърнете внимание: по същество е изобретена пшеничната бира, но все още никой не е казал нищо за хмела, тоест по същество се е варила бира от билки. Освен това малцът не е покълнал.

Следващият крайъгълен камък в историята на бирата е вавилонската цивилизация. Вавилонците са измислили как да подобрят напитката. Те покълнали зърното и след това го изсушили, за да произведат малц. Бирата, направена от зърно и малц, се съхранява не повече от един ден. За да стане напитката по-ароматна, към нея са добавени подправки, дъбова кора, листа от дървета, мед - хранителните добавки са били изобретени тогава, разбира се, преди Reinheitsgebot или, както е разбираемо, германския закон за чистотата на бирата. е все още на около 5000 години!

Постепенно бирата се разпространява в Древен Египет, Персия, Индия и Кавказ. Но в Древна Гърция не е бил популярен, защото се е смятал за напитка на бедните. Тогава се появиха всички тези предразсъдъци.

Историята на създаването на бира се развива с началото на Средновековието. Този период се нарича период на второто раждане на бирата. Смята се, че това се е случило в Германия. Немското име Bier идва от старогерманското Peor или Bror. Въпреки че същият английски Ale (ale) се твърди, че етимологично се връща към прото-индоевропейския корен, вероятно със значението на „опиянение“. Индоевропейският произход на корена е убедително доказан в сравнение със съвременните датски и норвежки øl, както и с исландски öl (германска група езици, към която принадлежи староанглийският) и литовски и латвийски alus - бира (балтийска група на индо -европейско семейство), северноруски ol (което означава опияняваща напитка), както и естонски õlu и финландски olut. Накратко, никой не знае как са се появили думите, защото някой се е прецакал в Древен Вавилон - е, всеки вече нарича бирата по различен начин. Те обаче го готвят по различен начин.

През Средновековието хмелът започва да се добавя към напитката. С появата му вкусът на бирата се подобри, а срокът й на годност стана по-дълъг. Запомнете, %username%: хмелът беше предимно консервант за бира. Сега напитката можеше да се транспортира и стана предмет на търговия. Появиха се стотици рецепти и сортове бира. Някои учени от определени региони смятат, че славяните са основоположници на отглеждането на хмел, тъй като пивоварството е широко разпространено в Русия още през XNUMX век.

Между другото, през Средновековието светлият ейл е бил широко консумиран в Европа вместо вода. Дори децата можеха да си позволят бира - и да, беше точно бира, а не квас, както смятат някои. Те пиеха не защото тъмните искаха да се напият до смърт, а защото, опитвайки водата, лесно можеха да излекуват цял ​​куп известни и все още неизвестни болести. С нивото на медицината на нивото на живовляка и акушерката беше твърде опасно. В допълнение, така наречената трапезна бира („малък ейл“) също беше питателна и вървеше добре на масата за вечеря в огромни количества, тъй като съдържаше около 1% алкохол. Логичният въпрос е „какво тогава уби цялата инфекция?“ Определено ще го разгледаме и ние.

1876-ти век е белязан от друг пробив в историята на бирата. Луи Пастьор пръв открива връзката между ферментацията и клетките на дрождите. Той публикува резултатите от изследването през 5 г., а 1881 години по-късно, през XNUMX г., датският учен Емил Кристиан Хансен получава чиста култура от бирена мая, която става тласък на индустриалното пивоварство.

Ако говорим за историята на безалкохолната бира, тласъкът за появата й беше Законът Volstead от 1919 г., който бележи началото на ерата на забраната в Съединените щати: производството, транспортирането и продажбата на алкохолни напитки, по-силни от 0,5% всъщност беше забранено. Така че вече дори не е "малка бира". Всички пивоварни компании се занимаваха с производството на такива практически безалкохолни напитки на базата на малц, но според закона напитката трябваше да се нарича „зърнена напитка“, която хората веднага нарекоха „гумената жена“ и „близо Бира". Всъщност, за да преминем от обичайната, забранена, към новата „почти бира“, беше достатъчно да добавим само един допълнителен етап към производствения процес (и ние определено ще го запомним), който не се увеличи значително цената на крайния продукт и позволи възможно най-бързото връщане към производството на традиционната напитка: „Мисля, че това ще бъде славно време за бирата“, каза президентът на САЩ Франклин Рузвелт, подписвайки Закона на Кълън-Харисън на 22 март, 1933 г., което позволява алкохолът в напитките да бъде повишен до 4%. Законът влезе в сила на 7 април и оттогава тази дата е Национален ден на бирата в САЩ! Казват, че още на 6 април американците се редели на опашка в баровете, а когато заветният полунощ ударил, тогава... Накратко, статистиката казва, че само на 7 април в Съединените щати са били изпити милион и половина барела бира. държави. Изпи ли чаша бира на 7 април, %username%?


Между другото, ако ви е интересно, в една от следващите части ще ви разкажа за още по-строг забранителен закон - и това дори не е СССР, а Исландия.

В момента бира не се прави освен в Антарктида - въпреки че това не е сигурно. Има десетки категории и стотици стилове - и ако се интересувате, можете да прочетете описанията им тук. Бирата далеч не е толкова проста, колкото се смята; цената на бутилка понякога може да надхвърли цената на каса вино - и не говоря за виното Chateau de la Paquette.

Затова, %username%, ако сега сте отворили бутилка бира, докато четете, бъдете изпълнени с уважение и продължете да четете.

Съставки

Преди да разгледаме от какво се състои бирата, нека си припомним накратко технологията за производство на тази напитка.

Бирата - като толкова много неща на този свят - е продукт на непълно изгаряне. Всъщност ферментацията – процесът, чрез който вкусваме това удоволствие, както и вашата, %username%, способност да четете тези редове – е продукт на непълно изгаряне на захарите, само че в случая с бирата захарите се изгарят не в вашия мозък, но в метаболитната верига на дрождите.
Както при всяко горене, продуктите са въглероден диоксид и вода - но не забравяйте, че казах „непълно“? И наистина: при производството на бира дрождите не се допускат да преяждат (въпреки че това не е съвсем правилно, но е добре за общо разбиране на картината) - и следователно освен въглероден диоксид се образува и алкохол.

Тъй като храната не е чиста захар, а смес от различни съединения, продуктът не е само въглероден диоксид, вода и алкохол - а цял букет, поради което съществуват точно тези бири. Сега ще говоря за някои от основните съставки и ще развенча някои митове за бирата по пътя.

Вода.

Като си спомня, че все пак съм химик, ще премина на скучен химически език.

Бирата е воден разтвор на малцови екстракти, които не са претърпели промени по време на ферментацията и последващата ферментация на бирата, етилов алкохол и ароматични вещества, които са или вторични метаболити на дрождите, или произхождащи от хмел. Съставът на екстрактивните вещества включва неферментирали въглехидрати (α- и β-глюкани), фенолни вещества (антоцианогени, олиго- и полифеноли), меланоидини и карамели. Съдържанието им в бирата, в зависимост от масовата част на сухите вещества в изходната мъст, състава на мъстта, технологичните режими на ферментация и характеристиките на щама на дрождите, варира от 2,0 до 8,5 g/100 g бира. Същите показатели на процеса са свързани със съдържанието на алкохол, чиято масова част в бирата може да варира от 0,05 до 8,6%, и ароматични вещества (висши алкохоли, етери, алдехиди и др.), Синтезът на които зависи от състава на пивната мъст и особено на режимите на ферментация и естеството на дрождите. Като правило, за бира, ферментирала с долна мая, концентрацията на вторични продукти от метаболизма на дрождите не надвишава 200 mg/l, докато за горната ферментация тяхното ниво надвишава 300 mg/l. Още по-малка част в бирата са горчивите вещества от хмел, чието количество в бирата не надвишава 45 mg/l.

Всичко това е много скучно, числата всъщност може да се различават повече или по-малко, но схващате идеята: всичко това е много малко в сравнение със съдържанието на вода в бирата. Подобно на теб, %username%, бирата е около 95% вода. Не е изненада, че качеството на водата има пряко влияние върху бирата. Между другото, това е една от причините един и същ вид бира, произведена от различни фабрики на различни места, да има различен вкус. Конкретен и може би най-известният пример е Pilsner Urquell, който веднъж се опитаха да варят в Калуга, но не се получи. Сега тази бира се произвежда само в Чешката република поради специалната си мека вода.

Никоя пивоварна няма да вари бира без първо да тества водата, с която ще работи – качеството на водата е твърде важно за крайния продукт. Основните играчи в това отношение са същите катиони и аниони, които виждате на бутилка всяка газирана напитка - само че нивата се контролират не в диапазона "50-5000" mg/l, а много по-прецизно.

Нека да разберем какво влияе съставът на водата?

Е, на първо място, водата трябва да отговаря на санитарните разпоредби и разпоредби и затова незабавно изхвърляме тежки метали и други токсични неща - тези глупости изобщо не трябва да бъдат във водата. Основните ограничения за вода, използвана директно в производството на бира (по време на каша) се отнасят до такива показатели като рН стойност, твърдост, съотношението между концентрациите на калциеви и магнезиеви йони, което изобщо не се регулира в питейната вода. Водата за варене трябва да съдържа значително по-малко йони на желязо, силиций, мед, нитрати, хлориди и сулфати. Във водата не се допускат нитрити, които са силни токсини за дрождите. Водата трябва да съдържа два пъти по-малко минерални компоненти (сух остатък) и 2,5 пъти по-малко COD (химическа потребност от кислород - окисляемост). При оценката на годността на водата за варене е въведен показател като алкалност, който не е включен в стандартите за питейна вода.

Освен това се прилагат допълнителни изисквания към водата, използвана за регулиране на масовата част на твърдите вещества и алкохола при варене на бира с висока гравитация. Тази вода трябва, първо, да бъде микробиологично чиста, и второ, деаерирана (т.е. практически да не съдържа водоразтворим кислород) и да съдържа дори по-малко калциеви йони и бикарбонати в сравнение с водата, препоръчвана за варене като цяло. Какво представлява варенето на бира с висока гравитация?Ако не знаете, технологията на варене с висока плътност е, че за да се увеличи производителността на пивоварната, пивната мъст се вари с масова част на сухи вещества, която е с 4...6% по-висока от масовата фракция сухи вещества в готовата бира. След това тази мъст се разрежда с вода до желаната масова част от сухите вещества, или преди ферментацията, или готовата бира (да, бирата се разрежда - но това е само във фабриката и ще говоря за това по-късно). В същото време, за да се получи бира, която не се различава по вкус от бирата, получена по класическа технология, не се препоръчва увеличаване на екстракта от първоначалната пивна мъст с повече от 15%.

Изключително важно е да се поддържа правилното pH на водата - сега не говоря за вкуса на готовата бира, а за процеса на ферментация на пивната мъст (между другото, както беше установено, това не влияе вкусът - просто няма да усетите толкова тънка разлика). Факт е, че активността на ензимите, които дрождите използват за хранене, зависи от pH. Оптималната стойност е 5,2..5,4, но понякога тази стойност се измества по-високо, за да се увеличи горчивината. Стойността на pH влияе върху интензивността на метаболитните процеси в клетките на дрождите, което се отразява в коефициента на растеж на биомасата, скоростта на растеж на клетките и синтеза на вторични метаболити. Така в кисела среда се образува предимно етилов алкохол, докато в алкална среда се засилва синтеза на глицерол и оцетна киселина. Оцетната киселина влияе отрицателно върху процеса на възпроизвеждане на дрожди и следователно трябва да се неутрализира чрез регулиране на pH по време на процеса на ферментация. За различните „храни“ може да има различни оптимални стойности на pH: например 4,6 е необходимо за метаболизма на захарозата и 4,8 за малтозата. pH е един от основните фактори за образуването на естери, за които ще говорим по-късно и които създават тези плодови аромати в бирата.

Регулирането на pH винаги е баланс на карбонатите и бикарбонатите в разтвора; те са тези, които определят тази стойност. Но дори и тук не всичко е толкова просто, защото освен аниони има и катиони.

В пивоварството минералните катиони, които изграждат водата, се разделят на химически активни и химически неактивни. Всички калциеви и магнезиеви соли са химически активни катиони: по този начин наличието на калций и магнезий (и между другото натрий и калий) на фона на високо съдържание на карбонати повишава рН, докато калций и магнезий (тук вече има натрий и калий във въздуха) - но в сътрудничество със сулфати и хлориди, те понижават pH. Като си играете с концентрациите на катиони и аниони, можете да постигнете оптималната киселинност на средата. В същото време пивоварите обичат калция повече от магнезия: първо, феноменът на флокулацията на дрождите се свързва с калциевия йон, и второ, когато временната твърдост се отстрани чрез кипене (това е като в чайник), калциевият карбонат се утаява и може да бъде отстранен, докато магнезиевият карбонат се утаява бавно и когато водата се охлади, частично се разтваря отново.

Но всъщност калцият и магнезият са просто малки неща. За да не претоварвам статията, просто ще събера някои от ефектите на йонните примеси във водата върху различни фактори на производството и качеството на бирата.

Ефект върху процеса на варене

• Калциеви йони - Стабилизират алфа-амилазата и повишават нейната активност, което води до повишен добив на екстракт. Те повишават активността на протеолитичните ензими, поради което съдържанието на общ и α-аминов азот в пивната мъст се увеличава.
• Определя се нивото на намаляване на pH на пивната мъст по време на каша, варене на пивна мъст с хмел и ферментация. Определя се флокулацията на дрождите. Оптималната концентрация на йони е 45-55 mg/l пивна мъст.
• Магнезиеви йони - Част от ензимите на гликолизата, т.е. необходими както за ферментацията, така и за размножаването на дрождите.
• Калиеви йони - Стимулират размножаването на дрождите, влизат в състава на ензимни системи и рибозоми.
• Железни йони - Отрицателен ефект върху процесите на каша. Концентрации над 0,2 mg/l могат да причинят дегенерация на дрожди.
• Манганови йони - Включени като кофактор в ензимите на дрождите. Съдържанието не трябва да надвишава 0,2 mg/l.
• Амониеви йони - Може да присъства само в отпадъчни води. Абсолютно неприемливо.
• Медни йони - При концентрации над 10 mg/l - токсични за дрождите. Може да бъде мутагенен фактор за дрождите.
• Цинкови йони - В концентрация 0,1 - 0,2 mg/l, стимулират пролиферацията на дрождите. При високи концентрации те инхибират активността на α-амилазата.
• Хлориди - Намалява флокулацията на дрождите. При концентрация над 500 mg/l процесът на ферментация се забавя.
• Хидрокарбонати – При високи концентрации водят до повишаване на pH, а оттам и до намаляване на активността на амилолитичните и протеолитичните ензими, намалявайки добива на екстракта. и допринасят за увеличаване на цвета на пивната мъст. Концентрацията не трябва да надвишава 20 mg/l.
• Нитрати – намират се в отпадъчни води в концентрации над 10 mg/l. В присъствието на бактерии от семейство Enterbacteriaceae се образува токсичен нитритен йон.
• Силикати - Намаляват ферментационната активност при концентрации над 10 mg/l. Силикатите идват предимно от малц, но понякога, особено през пролетта, водата може да е причина за увеличаването им в бирата.
• Флуориди - До 10 mg/l няма ефект.

Влияние върху вкуса на бирата

• Калциеви йони - Намаляват извличането на танини, които придават на бирата остра горчивина и стипчив вкус. Намалява оползотворяването на горчивите вещества от хмела.
• Магнезиеви йони - Придават горчив вкус на бирата, който се усеща при концентрация над 15 mg/l.
• Натриеви йони - При концентрации над 150 mg/l предизвикват солен вкус. При концентрации 75...150 mg/l - намаляват пълнотата на вкуса.
• Сулфати - Придават на бирата стипчивост и горчивина, причинявайки послевкус. При концентрация над 400 mg/l те придават на бирата „сух вкус“ (здравей, Guiness Draft!). Може да предшества образуването на серни вкусове и миризми, свързани с активността на инфектиращи микроорганизми и дрожди.
• Силикати - Влияят индиректно на вкуса.
• Нитрати - Влияят негативно на ферментационния процес при концентрация над 25 mg/l. Възможност за образуване на токсични нитрозамини.
• Хлориди - Придават на бирата по-фин и сладък вкус (да, да, но ако няма натрий). С концентрация на йони от около 300 mg/l те увеличават пълнотата на вкуса на бирата и й придават вкус и аромат на пъпеш.
• Железни йони - Когато съдържанието в бирата е над 0,5 mg/l, те увеличават цвета на бирата и се появява кафява пяна. Придава на бирата метален вкус.
• Манганови йони - Подобен на ефекта на железните йони, но много по-силен.
• Медни йони - влияят негативно върху стабилността на вкуса. Омекотява серния вкус на бирата.

Ефект върху колоидната стабилност (мътност)

• Калциеви йони - Утаяват оксалатите, като по този начин намаляват възможността за помътняване на оксалатите в бирата. Те повишават коагулацията на протеина при варене на пивна мъст с хмел. Те намаляват извличането на силиций, което има благоприятен ефект върху колоидната стабилност на бирата.
• Силикати - Намаляват колоидната стабилност на бирата поради образуването на неразтворими съединения с калциеви и магнезиеви йони.
• Железни йони - Ускоряват окислителните процеси и причиняват колоидно помътняване.
• Медни йони – Влияят негативно на колоидната стабилност на бирата, като действат като катализатор за окисляването на полифенолите.
• Хлориди - Подобряват колоидната стабилност.

Е, какво е? Всъщност различни стилове бира са се формирали в различни части на света благодарение, наред с други неща, на различни води. Пивоварите в една област произвеждаха успешни бири със силен малцов вкус и аромат, докато пивоварите в друга произвеждаха страхотни напитки със забележим профил на хмел – всичко това, защото различните региони имаха различни води, които правеха една бира по-добра от друга. Сега, например, съставът на водата за бира се счита за оптимален в тази форма:

Ясно е обаче, че винаги има отклонения - и тези отклонения често определят, че "Балтика 3" от Санкт Петербург изобщо не е "Балтика 3" от Запорожие.

Логично е, че всяка вода, използвана за производството на бира, преминава през няколко етапа на подготовка, включително анализ, филтриране и, ако е необходимо, коригиране на състава. Много често пивоварната извършва процес на подготовка на водата: водата, получена по един или друг начин, претърпява отстраняване на хлора, промени в минералния състав и регулиране на твърдостта и алкалността. Не е нужно да се занимавате с всичко това, но тогава - и само ако имате късмет с номиналния състав на водата - пивоварната ще може да вари само няколко разновидности. Поради това ВИНАГИ се извършва мониторинг и подготовка на водата.

Съвременните технологии, с достатъчно средства, позволяват да се получи вода с почти всички желани характеристики. Основата може да бъде или градска чешмяна вода, или вода, извлечена директно от артезиански източник. Има и екзотични случаи: една шведска пивоварна например вари бира от пречистени отпадъчни води, а чилийски занаятчии правят бира с вода, събрана от мъгла в пустинята. Но е ясно, че при масовото производство скъпият процес на пречистване на водата се отразява на крайната цена - и може би затова вече споменатият Pilsner Urquell не се произвежда никъде другаде, освен у дома в Чехия.

Мисля, че това е достатъчно за първата част. Ако разказът ми се окаже интересен, в следващата част ще говорим за още две задължителни съставки на бирата и може би една незадължителна, ще обсъдим защо бирата мирише различно, има ли „светло“ и „тъмно“ и също докоснете странни букви OG, FG, IBU, ABV, EBC. Може би ще има нещо друго или може би нещо няма да се случи, но ще се появи в третата част, в която планирам да прегледам накратко технологията, а след това да се справя с митовете и заблудите за бирата, включително, че тя е “ разредена“ и „подсилена“, ще говорим и за това дали можете да пиете бира с изтекъл срок на годност.

А може би ще има и четвърта част... Изборът е ваш, %username%!

Източник: www.habr.com