Sobre la cerveza a través de los ojos de un químico. parte 1

Hola %nombre de usuario%.

Como prometí anteriormente, estuve un poco ausente debido a mi viaje de negocios. No, aún no está terminado, pero inspiró algunos pensamientos que decidí compartir contigo.

Hablaremos de cerveza.

Ahora no voy a discutir sobre ciertas variedades, discutir qué sabor y color en el cuerpo cambia menos desde el momento del consumo hasta el momento... bueno, ya entiendes, solo quiero hablar sobre cómo veo el proceso de producción, Diferencias e influencia de la cerveza en nuestro organismo desde un punto de vista químico.

Mucha gente cree que la cerveza es la bebida de la gente común - y están muy equivocados; muchos creen que la cerveza es dañina - y también se equivocan, al igual que aquellos que creen que la cerveza no es dañina. Y resolveremos esto también

Y a diferencia de artículos anteriores, intentaré deshacerme de las lecturas largas, sino que dividiré esta historia en varias. Y si en algún momento no hay interés, simplemente dejaré de traumatizar el cerebro del pobre lector.

Vamos.

Fondo

La historia de la cerveza en el mundo se remonta a varios miles de años. Las primeras menciones se remontan al Neolítico temprano. Hace ya 6000 años, la gente utilizó tecnologías que permitieron convertir el pan en una bebida sabrosa y, en general, se cree que la cerveza es la bebida alcohólica más antigua del mundo.

La historia del origen de la cerveza comenzó antes de nuestra era y los laureles de los inventores pertenecen a los sumerios. Su escritura cuneiforme, descubierta por E. Huber en Mesopotamia, contenía unas 15 recetas de esta bebida. Los habitantes de Mesopotamia usaban espelta (espelta) para hacer cerveza. Se molía con cebada, se llenaba con agua, se le añadían hierbas y se dejaba fermentar. A partir del mosto resultante se hacía una bebida. Tenga en cuenta: la cerveza de trigo se inventó esencialmente, pero nadie había dicho nada aún sobre el lúpulo, es decir, se elaboraba esencialmente cerveza de gruit o de hierbas. Además, la malta no brotó.

El siguiente hito en la historia de la cerveza fue la civilización babilónica. Fueron los babilonios quienes descubrieron cómo mejorar la bebida. Brotaron el grano y luego lo secaron para producir malta. La cerveza elaborada con cereales y malta no se almacenaba más de un día. Para hacer la bebida más aromática, se le añadieron especias, corteza de roble, hojas de árboles y miel; los aditivos alimentarios ya se inventaron, por supuesto, antes del Reinheitsgebot o, como es comprensible, de la ley alemana sobre la pureza de la cerveza. ¡Tenía todavía unos 5000 años!

Poco a poco, la cerveza se extendió al Antiguo Egipto, Persia, India y el Cáucaso. Pero en la Antigua Grecia no era popular, porque se consideraba una bebida de pobres. Fue entonces cuando surgieron todos estos prejuicios.

La historia de la creación de cerveza se desarrolló a principios de la Edad Media. Este período se llama el período del segundo nacimiento de la cerveza. Se cree que sucedió en Alemania. El nombre alemán Bier proviene del antiguo germánico Peor o Bror. Aunque la misma Ale inglesa (ale) supuestamente se remonta etimológicamente a la raíz protoindoeuropea, presumiblemente con el significado de “intoxicación”. El origen indoeuropeo de la raíz está convincentemente probado en comparación con el øl danés y noruego moderno, así como con el öl islandés (grupo de lenguas germánicas al que pertenecía el inglés antiguo) y el alus - beer lituano y letón (grupo báltico de la lengua indo). -familia europea), ol del norte de Rusia (que significa bebida embriagadora), así como õlu estonio y olut finlandés. En resumen, nadie sabe cómo surgieron las palabras, porque alguien cometió un error en la antigua Babilonia; bueno, ahora todos llaman a la cerveza de manera diferente. Sin embargo, lo cocinan de manera diferente.

Fue en la Edad Media cuando se empezó a añadir lúpulo a la bebida. Con su llegada, el sabor de la cerveza mejoró y su vida útil se hizo más larga. Recuerda, %username%: el lúpulo era principalmente un conservante de la cerveza. Ahora la bebida podía transportarse y se convirtió en un artículo de comercio. Aparecieron cientos de recetas y variedades de cerveza. Algunos científicos de determinadas regiones creen que los eslavos fueron los fundadores del cultivo del lúpulo, porque la elaboración de cerveza ya estaba muy extendida en Rusia en el siglo IX.

Por cierto, en la Edad Media, en Europa se consumía ampliamente cerveza ligera en lugar de agua. Incluso los niños podían permitirse el lujo de tomar cerveza, y sí, era precisamente cerveza, no kvas, como algunos creen. No bebían porque los oscuros quisieran beber hasta morir, sino porque al probar el agua podían curar fácilmente un montón de enfermedades conocidas y aún desconocidas. Con el nivel de medicina al nivel del plátano y la partera, era demasiado peligroso. Además, la llamada cerveza de mesa ("small ale") también era nutritiva y iba bien en la mesa en cantidades colosales, ya que contenía aproximadamente un 1% de alcohol. La pregunta lógica es “¿qué acabó entonces con toda la infección?” Definitivamente lo consideraremos también.

El siglo XIX estuvo marcado por otro gran avance en la historia de la cerveza. Louis Pasteur descubrió por primera vez la relación entre la fermentación y las células de levadura. Publicó los resultados del estudio en 1876, y cinco años después, en 5, el científico danés Emil Christian Hansen obtuvo un cultivo puro de levadura de cerveza, que impulsó la elaboración de cerveza industrial.

Si hablamos de la historia de la cerveza sin alcohol, el impulso para su aparición fue la Ley Volstead de 1919, que marcó el inicio de la era de la Prohibición en Estados Unidos: la producción, transporte y venta de bebidas alcohólicas superiores al 0,5%. en realidad estaba prohibido. Así que ya ni siquiera es una "cerveza pequeña". Todas las empresas cerveceras se dedicaban a la producción de bebidas prácticamente no alcohólicas a base de malta, sin embargo, según la ley, la bebida debía llamarse "bebida de cereales", que la gente inmediatamente apodó "mujer de goma" y "cerca de cerveza". De hecho, para pasar de la habitual y prohibida a la nueva “casi cerveza”, bastaba con añadir una etapa adicional al proceso de producción (y definitivamente la recordaremos), que no aumentó mucho. el coste del producto final y permitió volver lo más rápido posible a la producción de la bebida tradicional: "Creo que este será un momento glorioso para la cerveza", dijo el presidente estadounidense Franklin Roosevelt, al firmar la Ley Cullen-Harrison el 22 de marzo. 1933, que permitió aumentar el contenido de alcohol en las bebidas al 4%. La ley entró en vigor el 7 de abril y, por lo tanto, desde entonces esta fecha es el Día Nacional de la Cerveza en los EE. UU. Dicen que ya el 6 de abril los estadounidenses hacían cola en los bares, y cuando llegó la preciada medianoche, entonces... En resumen, las estadísticas dicen que sólo el 7 de abril se bebieron en Estados Unidos un millón y medio de barriles de cerveza. Estados. ¿Tomaste un vaso de cerveza el 7 de abril, %username%?


Por cierto, si está interesado, en una de las siguientes partes le contaré sobre una ley de prohibición aún más severa, y ni siquiera se trata de la URSS, sino de Islandia.

Actualmente, la cerveza sólo se elabora en la Antártida, aunque esto no es seguro. Hay docenas de categorías y cientos de estilos, y si estás interesado, puedes leer sus descripciones. aquí. La cerveza está lejos de ser tan sencilla como se cree; el coste de una botella a veces puede superar el coste de una caja de vino, y no me refiero al vino Chateau de la Paquette.

Por eso, %username%, si ahora has abierto una botella de cerveza mientras lees, llénate de respeto y continúa leyendo.

Ingredientes

Antes de ver en qué consiste la cerveza, recordemos brevemente la tecnología para producir esta bebida.

La cerveza, como tantas cosas en este mundo, es producto de una combustión incompleta. De hecho, la fermentación, el proceso mediante el cual saboreamos este placer, así como tu, %username%, capacidad de leer estas líneas, es producto de una combustión incompleta de azúcares, sólo que en el caso de la cerveza, los azúcares no se queman en tu cerebro, sino en la cadena metabólica de la levadura.
Como ocurre con cualquier combustión, los productos son dióxido de carbono y agua, pero ¿recuerdas que dije "incompleto"? Y de hecho: en la producción de cerveza, no se permite que la levadura se coma en exceso (aunque esto no es del todo correcto, pero es bueno para una comprensión general del panorama), y por lo tanto, además del dióxido de carbono, también se forma alcohol.

Dado que el alimento no es azúcar puro, sino una mezcla de diversos compuestos, el producto no es sólo dióxido de carbono, agua y alcohol, sino todo un ramo, razón por la cual existen estas cervezas. Ahora hablaré sobre algunos de los ingredientes principales y, en el camino, también desacreditaré algunos mitos sobre la cerveza.

Agua.

Al recordar que, después de todo, soy químico, pasaré al aburrido lenguaje químico.

La cerveza es una solución acuosa de extractos de malta que no han sufrido cambios durante la fermentación y postfermentación de la cerveza, alcohol etílico y sustancias aromatizantes, que son metabolitos secundarios de la levadura o se originan a partir del lúpulo. La composición de sustancias extractivas incluye carbohidratos no fermentados (α- y β-glucanos), sustancias fenólicas (antocianógenos, oligo y polifenoles), melanoidinas y caramelos. Su contenido en la cerveza, dependiendo de la fracción masiva de sustancias secas en el mosto inicial, la composición del mosto, los modos tecnológicos de fermentación y las características de la cepa de levadura, oscila entre 2,0 y 8,5 g/100 g de cerveza. Los mismos indicadores de proceso están asociados con el contenido de alcohol, cuya fracción masiva en la cerveza puede oscilar entre 0,05 y 8,6%, y sustancias aromatizantes (alcoholes superiores, éteres, aldehídos, etc.), cuya síntesis depende de la composición. del mosto y, especialmente, sobre los modos de fermentación y la naturaleza de la levadura. Como regla general, en la cerveza fermentada con levadura inferior, la concentración de productos secundarios del metabolismo de la levadura no supera los 200 mg/l, mientras que en la cerveza de fermentación alta su nivel supera los 300 mg/l. Una proporción aún menor en la cerveza se compone de sustancias amargas procedentes del lúpulo, cuya cantidad en la cerveza no supera los 45 mg/l.

Todo esto es muy aburrido, las cifras pueden diferir más o menos, pero te haces una idea: todo esto es muy poco en comparación con el contenido de agua de la cerveza. Al igual que tú, %username%, la cerveza tiene aproximadamente un 95% de agua. No sorprende que la calidad del agua tenga un impacto directo en la cerveza. Y, por cierto, esta es una de las razones por las que el mismo tipo de cerveza, producida por diferentes fábricas en diferentes lugares, puede tener un sabor diferente. Un ejemplo específico y probablemente el más famoso es la Pilsner Urquell, que una vez intentaron elaborar en Kaluga, pero no funcionó. Ahora esta cerveza se produce sólo en la República Checa debido a su agua blanda especial.

Ninguna cervecería elaborará cerveza sin probar primero el agua con la que trabajará; la calidad del agua es demasiado importante para el producto final. Los principales actores en este sentido son los mismos cationes y aniones que se ven en una botella de cualquier refresco, sólo que los niveles no se controlan en el rango de “50-5000” mg/l, sino de manera mucho más precisa.

¿Averigüemos a qué afecta la composición del agua?

Bueno, en primer lugar, el agua debe cumplir con las normas y reglamentos sanitarios y, por lo tanto, descartamos inmediatamente los metales pesados ​​​​y otras cosas tóxicas; esta basura no debería estar en el agua en absoluto. Las principales restricciones para el agua utilizada directamente en la producción de cerveza (durante la maceración) se refieren a indicadores como el valor del pH, la dureza y la relación entre las concentraciones de iones de calcio y magnesio, que no están regulados en absoluto en el agua potable. El agua para elaborar cerveza debe contener una cantidad significativamente menor de iones de hierro, silicio, cobre, nitratos, cloruros y sulfatos. Los nitritos, que son fuertes toxinas para las levaduras, no están permitidos en el agua. El agua debe contener dos veces menos componentes minerales (residuos secos) y 2,5 veces menos DQO (demanda química de oxígeno - oxidabilidad). Al evaluar la idoneidad del agua para la elaboración de cerveza, se introdujo un indicador como la alcalinidad, que no está incluido en las normas para el agua potable.

Además, se aplican requisitos adicionales al agua utilizada para ajustar la fracción másica de sólidos y alcohol en la elaboración de cerveza de alta gravedad. Esta agua debe, en primer lugar, ser microbiológicamente pura y, en segundo lugar, desaireada (es decir, prácticamente no contener oxígeno soluble en agua) y contener incluso menos iones de calcio y bicarbonatos en comparación con el agua recomendada para la elaboración de cerveza en general. ¿Qué es la elaboración de cerveza por alta gravedad?Por si no lo sabías, la tecnología de elaboración de cerveza de alta densidad consiste en que, para aumentar la productividad de la sala de cocción, el mosto se elabora con una fracción de masa de sustancias secas que es entre un 4 y un 6% mayor que la fracción de masa. de sustancias secas en la cerveza terminada. A continuación, este mosto se diluye con agua hasta la fracción de masa deseada de sustancias secas, ya sea antes de la fermentación o en la cerveza terminada (sí, la cerveza se diluye, pero esto es solo en la fábrica, y hablaré de esto más adelante). Al mismo tiempo, para obtener cerveza que no difiera en sabor de la cerveza obtenida mediante tecnología clásica, no se recomienda aumentar el extracto del mosto inicial en más del 15%.

Es extremadamente importante mantener el pH correcto en el agua; no me refiero ahora al sabor de la cerveza terminada, sino al proceso de fermentación del mosto (por cierto, como se descubrió, esto no afecta el sabor - simplemente no sentirás una diferencia tan sutil). El hecho es que la actividad de las enzimas que utiliza la levadura para comer depende del pH. El valor óptimo es 5,2...5,4, pero a veces este valor se aumenta para aumentar el amargor. El valor del pH afecta la intensidad de los procesos metabólicos en las células de levadura, lo que se refleja en el coeficiente de crecimiento de la biomasa, la tasa de crecimiento celular y la síntesis de metabolitos secundarios. Así, en un ambiente ácido se forma principalmente alcohol etílico, mientras que en un ambiente alcalino se intensifica la síntesis de glicerol y ácido acético. El ácido acético afecta negativamente el proceso de reproducción de la levadura y, por lo tanto, debe neutralizarse ajustando el pH durante el proceso de fermentación. Para diferentes "alimentos" puede haber diferentes valores de pH óptimos: por ejemplo, se necesita 4,6 para el metabolismo de la sacarosa y 4,8 para la maltosa. El pH es uno de los principales factores en la formación de ésteres, de los que hablaremos más adelante y que crean esos aromas frutales en la cerveza.

El ajuste del pH siempre es un equilibrio de carbonatos y bicarbonatos en la solución, son ellos quienes determinan este valor. Pero incluso aquí no todo es tan sencillo, porque además de los aniones también hay cationes.

En la elaboración de cerveza, los cationes minerales que forman el agua se dividen en químicamente activos y químicamente inactivos. Todas las sales de calcio y magnesio son cationes químicamente activos: así, la presencia de calcio y magnesio (y por cierto de sodio y potasio) en un contexto de alto contenido de carbonatos aumenta el pH, mientras que el calcio y el magnesio (aquí ya hay sodio y potasio en el aire), pero en colaboración con sulfatos y cloruros, reducen el pH. Jugando con las concentraciones de cationes y aniones se puede conseguir la acidez óptima del medio. Al mismo tiempo, los cerveceros aman más el calcio que el magnesio: en primer lugar, el fenómeno de la floculación de la levadura está asociado con el ion calcio y, en segundo lugar, cuando la dureza temporal se elimina mediante ebullición (es como en una tetera), el carbonato de calcio precipita y puede ser se elimina, mientras que el carbonato de magnesio precipita lentamente y, cuando el agua se enfría, se disuelve parcialmente nuevamente.

Pero, de hecho, el calcio y el magnesio son sólo pequeñas cosas. Para no sobrecargar el artículo, simplemente reuniré algunos de los efectos de las impurezas iónicas en el agua sobre diversos factores de la producción y la calidad de la cerveza.

Efecto sobre el proceso de elaboración de la cerveza.

• Iones de calcio: estabilizan la alfa-amilasa y aumentan su actividad, lo que resulta en un mayor rendimiento del extracto. Aumentan la actividad de las enzimas proteolíticas, por lo que aumenta el contenido de nitrógeno total y de α-amina en el mosto.
• Se determina el nivel de reducción del pH del mosto durante la maceración, la ebullición del mosto con lúpulo y la fermentación. Se determina la floculación de la levadura. La concentración óptima de iones es de 45 a 55 mg/l de mosto.
• Iones de magnesio - Parte de las enzimas de la glucólisis, es decir. necesario tanto para la fermentación como para la propagación de la levadura.
• Iones de potasio: estimulan la reproducción de levaduras, forman parte de sistemas enzimáticos y ribosomas.
• Iones de hierro: efecto negativo en los procesos de maceración. Concentraciones superiores a 0,2 mg/l pueden provocar degeneración de la levadura.
• Iones de manganeso: incluidos como cofactor en enzimas de levadura. El contenido no debe exceder los 0,2 mg/l.
• Iones de amonio: solo pueden estar presentes en aguas residuales. Absolutamente inaceptable.
• Iones de cobre - En concentraciones superiores a 10 mg/l - tóxico para la levadura. Puede ser un factor mutagénico para la levadura.
• Iones de zinc - En una concentración de 0,1 - 0,2 mg/l, estimulan la proliferación de levaduras. En concentraciones elevadas inhiben la actividad de la α-amilasa.
• Cloruros: reduce la floculación de la levadura. En una concentración superior a 500 mg/l, el proceso de fermentación se ralentiza.
• Hidrocarbonatos - En concentraciones elevadas provocan un aumento del pH y, en consecuencia, una disminución de la actividad de las enzimas amilolíticas y proteolíticas, reduciendo el rendimiento del extracto. y contribuir a aumentar el color del mosto. La concentración no debe exceder los 20 mg/l.
• Nitratos - Se encuentran en efluentes en concentraciones superiores a 10 mg/l. En presencia de bacterias de la familia Enterbacteriaceae, se forma ion nitrito tóxico.
• Silicatos: reducen la actividad fermentativa en concentraciones superiores a 10 mg/l. Los silicatos provienen principalmente de la malta, pero a veces, especialmente en primavera, el agua puede ser la causa de su aumento en la cerveza.
• Fluoruros: hasta 10 mg/l no tiene ningún efecto.

Influencia en el sabor de la cerveza.

• Iones de calcio: reducen la extracción de taninos, que le dan a la cerveza un amargor fuerte y un sabor astringente. Reduce la utilización de sustancias amargas del lúpulo.
• Iones de magnesio: dan un sabor amargo a la cerveza, que se siente en una concentración de más de 15 mg/l.
• Iones de sodio: en concentraciones superiores a 150 mg/l, provocan un sabor salado. En concentraciones de 75...150 mg/l reducen la plenitud del gusto.
• Sulfatos: dan astringencia y amargor a la cerveza, provocando un regusto. En una concentración de más de 400 mg/l, le dan a la cerveza un “sabor seco” (¡hola, Guiness Draft!). Puede preceder a la formación de sabores y olores sulfurosos asociados con la actividad de microorganismos y levaduras infectantes.
• Silicatos: afectan el sabor indirectamente.
• Nitratos: afectan negativamente el proceso de fermentación en una concentración superior a 25 mg/l. Posibilidad de formación de nitrosaminas tóxicas.
• Cloruros – Le dan a la cerveza un sabor más sutil y dulce (sí, sí, pero si no hay sodio). Con una concentración de iones de aproximadamente 300 mg/l, aumentan la plenitud del sabor de la cerveza y le confieren sabor y aroma a melón.
• Iones de hierro: cuando el contenido de la cerveza es superior a 0,5 mg/l, aumentan el color de la cerveza y aparece una espuma marrón. Da a la cerveza un sabor metálico.
• Iones de manganeso: similar al efecto de los iones de hierro, pero mucho más fuerte.
• Iones de cobre: ​​afectan negativamente la estabilidad del sabor. Suaviza el sabor sulfuroso de la cerveza.

Efecto sobre la estabilidad coloidal (turbidez)

• Iones de calcio: precipitan los oxalatos, reduciendo así la posibilidad de que el oxalato se enturbie en la cerveza. Aumentan la coagulación de las proteínas al hervir mosto con lúpulo. Reducen la extracción de silicio, lo que tiene un efecto beneficioso sobre la estabilidad coloidal de la cerveza.
• Silicatos: reducen la estabilidad coloidal de la cerveza debido a la formación de compuestos insolubles con iones de calcio y magnesio.
• Iones de hierro: aceleran los procesos oxidativos y provocan turbidez coloidal.
• Iones de cobre: ​​afectan negativamente la estabilidad coloidal de la cerveza, actuando como catalizador para la oxidación de los polifenoles.
• Cloruros: mejoran la estabilidad coloidal.

Bueno, ¿cómo es? De hecho, se formaron diferentes estilos de cerveza en diferentes partes del mundo gracias, entre otras cosas, a diferentes aguas. Los cerveceros de un área producían cervezas exitosas con un fuerte sabor y aroma a malta, mientras que los cerveceros de otra producían excelentes cervezas con un notable perfil de lúpulo, todo porque diferentes regiones tenían diferentes aguas que hacían que una cerveza fuera mejor que otra. Ahora, por ejemplo, la composición del agua para cerveza se considera óptima en esta forma:

Sin embargo, está claro que siempre hay desviaciones, y estas desviaciones a menudo determinan que "Baltika 3" de San Petersburgo no sea en absoluto "Baltika 3" de Zaporozhye.

Es lógico que cualquier agua utilizada para la producción de cerveza pase por varias etapas de preparación, incluido el análisis, la filtración y, si es necesario, el ajuste de la composición. Muy a menudo, una cervecería lleva a cabo un proceso de preparación del agua: el agua obtenida de una forma u otra sufre la eliminación del cloro, cambios en la composición mineral y ajuste de dureza y alcalinidad. No es necesario preocuparse por todo esto, pero entonces, y sólo si se tiene suerte con la composición nominal del agua, la cervecería sólo podrá elaborar un par de variedades. Por lo tanto, SIEMPRE se realiza el seguimiento y preparación del agua.

Las tecnologías modernas, con fondos suficientes, permiten obtener agua con casi cualquier característica deseada. La base puede ser agua del grifo de la ciudad o agua extraída directamente de una fuente artesiana. También hay casos exóticos: una cervecería sueca, por ejemplo, elaboraba cerveza a partir de aguas residuales tratadas, y los artesanos chilenos elaboran cerveza con agua recogida de la niebla en el desierto. Pero está claro que en la producción en masa el costoso proceso de tratamiento del agua influye en el coste final, y tal vez por eso la Pilsner Urquell ya mencionada no se produce en ningún otro lugar excepto en la República Checa.

Creo que es suficiente para la primera parte. Si mi historia resulta interesante, en la siguiente parte hablaremos sobre dos ingredientes más obligatorios de la cerveza, y tal vez uno opcional, discutiremos por qué la cerveza huele diferente, si hay "clara" y "oscura", y También toque letras extrañas OG, FG, IBU, ABV, EBC. Tal vez haya algo más, o tal vez algo no suceda, pero aparecerá en la tercera parte, en la que planeo repasar brevemente la tecnología y luego abordar los mitos y conceptos erróneos sobre la cerveza, incluido el hecho de que es " diluida” y “fortificada”, también hablaremos de si se puede beber cerveza caducada.

O tal vez habrá una cuarta parte... ¡La elección es tuya, %username%!

Fuente: www.habr.com