O pivu očima chemika. Část 1

Dobrý den %username%.

Jak jsem již dříve slíbil, trochu jsem chyběl kvůli služební cestě. Ne, ještě to není dokončeno, ale inspirovalo to některé myšlenky, o které jsem se s vámi rozhodl podělit.

Budeme mluvit o pivu.

Teď se nebudu hádat pro určité odrůdy, polemizovat, která chuť a barva v těle se od okamžiku konzumace do okamžiku méně mění... no, rozumíte - chci jen mluvit o tom, jak já vidím proces výroby, rozdíly a vliv piva na náš organismus z chemického hlediska.

Mnoho lidí věří, že pivo je nápoj obyčejných lidí - a velmi se mýlí, mnozí věří, že pivo je škodlivé - a také se mýlí, stejně jako ti, kteří věří, že pivo neškodí. A tohle taky vymyslíme

A na rozdíl od předchozích článků se pokusím oprostit od longreadů, ale raději tento příběh rozdělím na více. A pokud v určité fázi nebude zájem, pak jednoduše přestanu traumatizovat mozek nebohého čtenáře.

Pojďme.

Pozadí

Historie piva ve světě sahá několik tisíc let zpět. První zmínky o něm pocházejí z raného neolitu. Již před 6000 XNUMX lety lidé používali technologie, které umožňovaly přeměnit chléb na chutný nápoj – a obecně se věří, že pivo je nejstarším alkoholickým nápojem na světě.

Historie vzniku piva začala před naším letopočtem a vavříny vynálezců patří Sumerům. Jejich klínové písmo, objevené E. Huberem v Mezopotámii, obsahovalo asi 15 receptů na tento nápoj. Obyvatelé Mezopotámie používali špaldu (špaldu) k výrobě piva. Rozemlelo se s ječmenem, zalilo vodou, přidaly se bylinky a nechaly kvasit. Ze vzniklé mladiny se připravoval nápoj. Pozor: pšeničné pivo bylo v podstatě vynalezeno, ale nikdo ještě neřekl nic o chmelu, to znamená, že se v podstatě vařilo oškvarkové nebo bylinkové pivo. Navíc slad nebyl naklíčený.

Dalším milníkem v historii piva byla babylonská civilizace. Byli to Babyloňané, kteří přišli na to, jak nápoj vylepšit. Zrno naklíčili a následně sušili na slad. Pivo vyrobené z obilí a sladu nebylo skladováno déle než jeden den. Aby byl nápoj aromatičtější, přidalo se do něj koření, dubová kůra, listy stromů, med - potravinářské přísady byly vynalezeny již tehdy, samozřejmě před Reinheitsgebot nebo, jak je pochopitelné, německý zákon o čistotě piva. byl ještě asi 5000 let starý!

Postupně se pivo rozšířilo do starověkého Egypta, Persie, Indie a na Kavkaz. Ale ve starověkém Řecku nebyl populární, protože byl považován za nápoj chudých. Tehdy vznikly všechny tyto předsudky.

Historie výroby piva se rozvinula s počátkem středověku. Toto období se nazývá obdobím druhého zrození piva. Předpokládá se, že se to stalo v Německu. Německý název Bier pochází ze starogermánského Peor nebo Bror. Ačkoli totéž anglické Ale (ale) údajně etymologicky sahá až k protoindoevropskému kořeni, pravděpodobně s významem „intoxikace“. Indoevropský původ kořene je přesvědčivě dokázán ve srovnání s moderní dánštinou a norským øl, stejně jako islandským öl (germánská skupina jazyků, do které patřila stará angličtina) a litevským a lotyšským alus - pivem (baltská skupina Indů -evropská rodina), severoruský ol (což znamená opojný nápoj), dále estonské õlu a finské olut. Zkrátka nikdo neví, jak ta slova vznikla, protože někdo to ve starověkém Babylonu podělal – no, pivu teď každý říká jinak. Vaří to však jinak.

Právě ve středověku se do nápoje začal přidávat chmel. S jeho příchodem se chuť piva zlepšila a jeho trvanlivost se prodloužila. Pamatujte, %username%: chmel byl primárně konzervačním prostředkem pro pivo. Nyní mohl být nápoj přepravován a stal se obchodním artiklem. Objevily se stovky receptů a odrůd piva. Někteří vědci z určitých oblastí se domnívají, že zakladateli pěstování chmele byli Slované, protože pivovarnictví bylo na Rusi rozšířeno již v XNUMX. století.

Mimochodem, ve středověku se v Evropě místo vody hojně konzumovala světlá piva. Pivo si mohly dovolit i děti – a ano, bylo to konkrétně pivo, a ne kvas, jak se někteří domnívají. Pili ne proto, že by se temní chtěli upít k smrti, ale protože ochutnáním vody mohli snadno vyléčit celou řadu známých i dosud neznámých nemocí. S úrovní medicíny na úrovni jitrocele a porodní asistentky to bylo příliš nebezpečné. Kromě toho bylo takzvané stolní pivo („malé pivo“) také výživné a skvěle se hodilo na jídelní stůl v kolosálních množstvích, protože obsahovalo asi 1 % alkoholu. Logická otázka zní: „Co pak zabilo všechnu infekci? Určitě to také zvážíme.

1876. století bylo ve znamení dalšího průlomu v historii piva. Louis Pasteur poprvé objevil vztah mezi fermentací a kvasinkovými buňkami. Výsledky studie publikoval v roce 5 a o 1881 let později, v roce XNUMX, získal dánský vědec Emil Christian Hansen čistou kulturu pivovarských kvasnic, která se stala impulsem pro průmyslové vaření piva.

Pokud mluvíme o historii nealkoholického piva, impulsem pro jeho vzhled byl Volsteadův zákon z roku 1919, který znamenal začátek éry prohibice ve Spojených státech: výroba, přeprava a prodej alkoholických nápojů silnějších než 0,5% bylo vlastně zakázáno. Takže už to není ani "malé ale". Výrobou takových prakticky nealkoholických nápojů na bázi sladu se zabývaly všechny pivovarské společnosti, podle zákona se však nápoj musel nazývat „cereální nápoj“, kterému lidé okamžitě přezdívali „gumařka“ a „blízko pivo". K přechodu z obvyklého, zakázaného na nové „skoro pivní“ totiž stačilo do výrobního procesu přidat jen jednu etapu navíc (a určitě si ji budeme pamatovat), která se nijak výrazně nezvýšila. náklady na konečný produkt a umožnily co nejrychlejší návrat k výrobě tradičního nápoje: „Myslím, že toto bude slavná doba pro pivo,“ řekl americký prezident Franklin Roosevelt, když 22. března podepsal Cullen-Harrisonův zákon, 1933, což umožnilo zvýšit obsah alkoholu v nápojích na 4 %. Zákon vstoupil v platnost 7. dubna, a proto je od té doby toto datum v USA národním dnem piva! Říká se, že už 6. dubna se Američané řadili do barů, a když odbila drahocenná půlnoc, pak... Statistiky zkrátka říkají, že jen 7. dubna se ve Spojených státech vypilo jeden a půl milionu sudů piva států. Dali jste si 7. dubna, %username%, sklenici piva?


Mimochodem, pokud vás to zajímá, v jednom z následujících dílů vám povím o ještě přísnějším zákazu – a to ani není SSSR, ale Island.

V současnosti se pivo kromě Antarktidy nevaří – i když to není jisté. Existují desítky kategorií a stovky stylů – a pokud vás to zajímá, můžete si přečíst jejich popisy zde. Pivo není zdaleka tak jednoduché, jak se věří; cena láhve může někdy přesáhnout cenu krabice vína – a to nemluvím o víně Chateau de la Paquette.

Proto, %username%, pokud jste nyní při čtení otevřeli láhev piva, buďte naplněni úctou a pokračujte ve čtení.

Složení

Než se podíváme na to, z čeho se pivo skládá, připomeňme si krátce technologii výroby tohoto nápoje.

Pivo – jako mnoho věcí v tomto světě – je produktem nedokonalého spalování. Fermentace – proces, kterým ochutnáme tento požitek, stejně jako vaše, %username%, schopnost číst tyto řádky – je produktem nedokonalého spalování cukrů, pouze v případě piva se cukry nespalují. váš mozek, ale v metabolickém řetězci kvasinek.
Jako u každého spalování jsou produkty oxid uhličitý a voda – ale pamatujete, že jsem řekl „neúplné“? A skutečně: při výrobě piva se kvasnice nesmí přejídat (i když to není úplně správně, ale pro obecné pochopení obrázku je to dobré) - a proto kromě oxidu uhličitého vzniká i alkohol.

Vzhledem k tomu, že jídlo není čistý cukr, ale směs různých sloučenin, není produktem jen oxid uhličitý, voda a alkohol – ale celý buket, a proto existují právě tato piva. Nyní budu mluvit o některých hlavních ingrediencích a také vyvrací některé mýty o pivu.

Voda.

S vědomím, že jsem koneckonců chemik, přejdu na nudný chemický jazyk.

Pivo je vodný roztok sladových extraktivních látek, které neprošly změnami během kvašení a dokvašování piva, etylalkohol a chuťové látky, které jsou buď sekundárními metabolity kvasinek nebo pocházejícími z chmele. Složení extraktivních látek zahrnuje nefermentované sacharidy (α- a β-glukany), fenolické látky (anthokyanogeny, oligo- a polyfenoly), melanoidiny a karamely. Jejich obsah v pivu se v závislosti na hmotnostním podílu sušiny ve výchozí mladině, složení mladiny, technologických režimech kvašení a charakteristikách kmene kvasinek pohybuje od 2,0 do 8,5 g/100 g piva. Stejné procesní ukazatele jsou spojeny s obsahem alkoholu, jehož hmotnostní podíl v pivu se může pohybovat od 0,05 do 8,6 %, a chuťových látek (vyšší alkoholy, ethery, aldehydy atd.), jejichž syntéza závisí na složení mladiny a zejména na způsobech fermentace a povaze kvasinek. U piva kvašeného spodně kvašenými kvasinkami nepřekračuje koncentrace vedlejších produktů metabolismu kvasinek zpravidla 200 mg/l, u svrchně kvašených piv jejich hladina přesahuje 300 mg/l. Ještě menší podíl v pivu tvoří hořké látky z chmele, jejichž množství v pivu nepřesahuje 45 mg/l.

To vše je velmi nudné, čísla se ve skutečnosti mohou více či méně lišit, ale máte představu: to vše je velmi málo ve srovnání s obsahem vody v pivu. Stejně jako vy, %username%, pivo je z 95 % tvořeno vodou. Není žádným překvapením, že kvalita vody má přímý vliv na pivo. A mimochodem, to je jeden z důvodů, proč stejný druh piva, který vyrábí různé továrny na různých místech, může chutnat odlišně. Konkrétním a asi nejznámějším příkladem je Pilsner Urquell, který kdysi zkoušeli uvařit v Kaluze, ale nevyšlo to. Nyní se toto pivo vyrábí pouze v České republice díky speciální měkké vodě.

Žádný pivovar neuvaří pivo bez předchozího testování vody, se kterou bude pracovat – kvalita vody je pro konečný produkt příliš důležitá. Hlavními hráči v tomto ohledu jsou stejné kationty a anionty, které vidíte na láhvi jakékoli sody - pouze hladiny se nekontrolují v rozmezí „50-5000“ mg/l, ale mnohem přesněji.

Pojďme zjistit, co ovlivňuje složení vody?

No za prvé, voda musí vyhovovat Hygienickým předpisům a nařízením, a proto hned vyhazujeme těžké kovy a další toxické věci - tyhle svinstva by ve vodě vůbec být neměly. Hlavní omezení pro vodu používanou přímo při výrobě piva (při rmutování) se týkají takových ukazatelů, jako je hodnota pH, tvrdost, poměr mezi koncentracemi iontů vápníku a hořčíku, který není v pitné vodě vůbec regulován. Voda na vaření piva by měla obsahovat výrazně méně iontů železa, křemíku, mědi, dusičnanů, chloridů a síranů. Dusitany, které jsou pro kvasinky silnými toxiny, do vody nesmí. Voda by měla obsahovat dvakrát méně minerálních složek (sušina) a 2,5krát méně CHSK (chemická spotřeba kyslíku - oxidovatelnost). Při posuzování vhodnosti vody pro pivovarnictví byl zaveden ukazatel jako je zásaditost, který není součástí norem pro pitnou vodu.

Kromě toho platí další požadavky na vodu používanou k úpravě hmotnostního podílu pevných látek a alkoholu při výrobě piva s vysokou gravitací. Tato voda musí být zaprvé mikrobiologicky čistá, zadruhé odvzdušněná (tj. prakticky neobsahovat ve vodě rozpustný kyslík) a obsahovat ještě méně vápenatých iontů a hydrogenuhličitanů ve srovnání s vodou doporučovanou pro vaření piva obecně. Co je to vysokogravitační vaření?Pokud jste nevěděli, technologie vysokohustotního vaření spočívá v tom, že za účelem zvýšení produktivity varny se mladina vaří s hmotnostním podílem sušiny, který je o 4...6 % vyšší než hmotnostní podíl sušiny v hotovém pivu. Dále se tato mladina ředí vodou na požadovaný hmotnostní podíl sušiny, buď před kvašením, nebo hotové pivo (ano, pivo se ředí - ale to je pouze v továrně a o tom budu mluvit později). Zároveň pro získání piva, které se chuťově neliší od piva získaného klasickou technologií, se nedoporučuje zvyšovat extrakt výchozí mladiny o více než 15 %.

Je nesmírně důležité udržovat správné pH ve vodě - nemluvím nyní o chuti hotového piva, ale o procesu kvašení mladiny (mimochodem, jak bylo zjištěno, toto nemá vliv na chuť - tak jemný rozdíl prostě neucítíte). Faktem je, že aktivita enzymů, které kvasinky používají k jídlu, závisí na pH. Optimální hodnota je 5,2..5,4, ale někdy je tato hodnota posunuta výše, aby se zvýšila hořkost. Hodnota pH ovlivňuje intenzitu metabolických procesů v kvasinkových buňkách, což se odráží v koeficientu růstu biomasy, rychlosti růstu buněk a syntéze sekundárních metabolitů. V kyselém prostředí tedy vzniká především ethylalkohol, zatímco v alkalickém prostředí se zintenzivňuje syntéza glycerolu a kyseliny octové. Kyselina octová negativně ovlivňuje proces množení kvasinek, a proto musí být neutralizována úpravou pH během procesu fermentace. Pro různé „potraviny“ mohou existovat různé optimální hodnoty pH: například 4,6 je potřeba pro metabolismus sacharózy a 4,8 pro maltózu. pH je jedním z hlavních faktorů tvorby esterů, o kterých si povíme později a které v pivu vytvářejí ona ovocná aromata.

Úprava pH je vždy rovnováha uhličitanů a hydrogenuhličitanů v roztoku, jsou to oni, kdo určuje tuto hodnotu. Ale ani zde není vše tak jednoduché, protože kromě aniontů existují i ​​kationty.

V pivovarnictví se minerální kationty, které tvoří vodu, dělí na chemicky aktivní a chemicky neaktivní. Všechny soli vápníku a hořčíku jsou chemicky aktivní kationty: přítomnost vápníku a hořčíku (a mimochodem sodíku a draslíku) na pozadí vysokého obsahu uhličitanů zvyšuje pH, zatímco vápník a hořčík (zde již existuje sodík a draslík ve vzduchu) - ale ve spolupráci se sírany a chloridy snižují pH. Hraním s koncentracemi kationtů a aniontů můžete dosáhnout optimální kyselosti média. Sládci přitom vápník milují víc než hořčík: za prvé je s iontem vápníku spojen fenomén vločkování kvasinek a za druhé, když se varem odstraní přechodná tvrdost (je to jako v konvici), uhličitan vápenatý se vysráží a může být odstraněn, zatímco uhličitan hořečnatý se pomalu sráží a po ochlazení vody se opět částečně rozpustí.

Ale ve skutečnosti jsou vápník a hořčík jen maličkosti. Abych článek nezahltil, jednoduše přiblížím některé vlivy iontových nečistot ve vodě na různé faktory výroby a kvality piva.

Vliv na proces vaření piva

• Ionty vápníku - Stabilizují alfa-amylázu a zvyšují její aktivitu, což má za následek zvýšený výtěžek extraktu. Zvyšují aktivitu proteolytických enzymů, díky tomu se zvyšuje obsah celkového a α-aminového dusíku v mladině.
• Zjišťuje se míra snížení pH mladiny při rmutování, vaření mladiny s chmelem a fermentaci. Stanoví se vločkování kvasinek. Optimální koncentrace iontů je 45-55 mg/l mladiny.
• Hořčíkové ionty - Část enzymů glykolýzy, tzn. nezbytné jak pro fermentaci, tak pro množení kvasinek.
• Draselné ionty - Stimulují reprodukci kvasinek, jsou součástí enzymových systémů a ribozomů.
• Ionty železa - Negativní vliv na procesy rmutování. Koncentrace vyšší než 0,2 mg/l mohou způsobit degeneraci kvasinek.
• Manganové ionty – Zahrnuty jako kofaktor v kvasinkových enzymech. Obsah by neměl překročit 0,2 mg/l.
• Amonné ionty - Mohou být přítomny pouze v odpadních vodách. Absolutně nepřijatelné.
• Ionty mědi - Při koncentracích vyšších než 10 mg/l - toxické pro kvasinky. Může být mutagenním faktorem pro kvasinky.
• Ionty zinku - V koncentraci 0,1 - 0,2 mg/l stimulují množení kvasinek. Ve vysokých koncentracích inhibují aktivitu α-amylázy.
• Chloridy - Snižuje vločkování kvasinek. Při koncentraci vyšší než 500 mg/l je proces fermentace zpomalen.
• Hydrokarbonáty - Při vysokých koncentracích vedou ke zvýšení pH a následně ke snížení aktivity amylolytických a proteolytických enzymů, čímž se snižuje výtěžnost extraktu. a přispívají ke zvýšení barvy mladiny. Koncentrace by neměla překročit 20 mg/l.
• Dusičnany - Nacházejí se v odpadních vodách v koncentracích vyšších než 10 mg/l. V přítomnosti bakterií z čeledi Enterbacteriaceae se tvoří toxický dusitanový iont.
• Silikáty - Snižte fermentační aktivitu při koncentracích vyšších než 10 mg/l. Silikáty většinou pocházejí ze sladu, ale někdy, zejména na jaře, může být příčinou jejich zvýšení v pivu voda.
• Fluoridy - Do 10 mg/l nemá žádný účinek.

Vliv na chuť piva

• Ionty vápníku – Snižují extrakci tříslovin, které dodávají pivu drsnou hořkost a svíravou chuť. Snižuje využití hořkých látek z chmele.
• Hořčíkové ionty - Dodávají pivu hořkou chuť, která je cítit při koncentraci vyšší než 15 mg/l.
• Sodné ionty - Při koncentracích vyšších než 150 mg/l způsobují slanou chuť. Při koncentracích 75...150 mg/l - snižují plnost chuti.
• Sulfáty – dodávají pivu svíravost a hořkost, což způsobuje pachuť. Při koncentraci vyšší než 400 mg/l dodávají pivu „suchou chuť“ (ahoj, Guiness Draft!). Může předcházet vzniku sirných chutí a pachů spojených s činností infikujících mikroorganismy a kvasinky.
• Silikáty - nepřímo ovlivňují chuť.
• Dusičnany - Negativně ovlivňují proces fermentace při koncentraci vyšší než 25 mg/l. Možnost tvorby toxických nitrosaminů.
• Chloridy – Dodají pivu jemnější a nasládlou chuť (ano, ano, ale pokud tam není sodík). S koncentrací iontů asi 300 mg/l zvyšují plnost chuti piva a dodávají mu melounovou chuť a vůni.
• Ionty železa - Při obsahu v pivu nad 0,5 mg/l zvyšují barvu piva a vzniká hnědá pěna. Dodává pivu kovovou chuť.
• Manganové ionty – Podobně jako u iontů železa, ale mnohem silnější.
• Ionty mědi - Negativně ovlivňují stabilitu chuti. Zjemňuje sirnou chuť piva.

Vliv na koloidní stabilitu (zákal)

• Ionty vápníku – srážejí šťavelany, čímž snižují možnost zákalu šťavelanů v pivu. Zvyšují koagulaci bílkovin při vaření mladiny s chmelem. Snižují extrakci křemíku, což má příznivý vliv na koloidní stabilitu piva.
• Silikáty - Snižují koloidní stabilitu piva v důsledku tvorby nerozpustných sloučenin s ionty vápníku a hořčíku.
• Ionty železa – Urychlují oxidační procesy a způsobují koloidní zákal.
• Ionty mědi - Negativně ovlivňují koloidní stabilitu piva, působí jako katalyzátor oxidace polyfenolů.
• Chloridy - Zlepšují koloidní stabilitu.

No, jaké to je? V různých částech světa se totiž tvořily různé styly piva mimo jiné i díky různým vodám. Sládci v jedné oblasti vyráběli úspěšná piva se silnou sladovou chutí a vůní, zatímco sládci v jiné produkovali skvělá piva s výrazným chmelovým profilem – to vše proto, že různé regiony měly různé vody, díky nimž bylo jedno pivo lepší než druhé. Nyní je například složení vody pro pivo považováno za optimální v této podobě:

Je však jasné, že vždy existují odchylky – a tyto odchylky často určují, že „Baltika 3“ z Petrohradu vůbec není „Baltika 3“ ze Záporoží.

Je logické, že jakákoli voda používaná k výrobě piva prochází několika stupni přípravy, včetně analýzy, filtrace a případně úpravy složení. Pivovar velmi často provádí proces přípravy vody: voda získaná tím či oním způsobem prochází odstraňováním chlóru, mění se minerální složení a upravuje tvrdost a zásaditost. Nemusíte se s tím vším obtěžovat, ale pak - a pouze pokud budete mít štěstí s nominálním složením vody - bude pivovar schopen vařit pouze několik odrůd. Proto se VŽDY provádí kontrola a příprava vody.

Moderní technologie s dostatečnými finančními prostředky umožňují získat vodu téměř všech požadovaných vlastností. Základem může být buď městská vodovodní voda, nebo voda extrahovaná přímo z artéského zdroje. Existují i ​​exotické případy: jeden švédský pivovar například vařil pivo z vyčištěné odpadní vody a chilští řemeslníci vyrábějí pivo z vody shromážděné z mlhy v poušti. Je ale jasné, že při velkovýrobě má nákladný proces úpravy vody vliv na konečnou cenu – a možná právě proto se již zmíněný Pilsner Urquell nevyrábí nikde jinde než doma v České republice.

Myslím, že na první díl to stačí. Pokud bude můj příběh zajímavý, v příštím díle si povíme o dvou dalších povinných složkách piva a možná o jedné nepovinné, probereme, proč pivo voní jinak, zda existuje „světlé“ a „tmavé“ a dotkněte se také podivných písmen OG, FG, IBU, ABV, EBC. Možná tam bude něco jiného, ​​nebo se možná něco nestane, ale objeví se ve třetím díle, ve kterém plánuji krátce projít technologii a poté se vypořádat s mýty a mylnými představami o pivu, včetně toho, že je „ ředěné“ a „opevněné“, budeme také mluvit o tom, zda můžete pít prošlé pivo.

Nebo možná bude čtvrtý díl... Volba je na vás, %username%!

Zdroj: www.habr.com