Sulla birra attraverso gli occhi di un chimico. Parte 1

Ciao %nomeutente%.

Come avevo promesso prima, sono stato un po' assente a causa del mio viaggio d'affari. No, non è ancora finito, ma mi ha ispirato alcune riflessioni che ho deciso di condividere con voi.

Parleremo di birra.

Ora non discuterò a favore di alcune varietà, non discuterò su quale gusto e colore nel corpo cambiano meno dal momento del consumo al momento... beh, capisci, voglio solo parlare di come vedo il processo di produzione, differenze e influenza della birra sul nostro organismo dal punto di vista chimico.

Molti credono che la birra sia la bevanda del popolo - e si sbagliano di grosso; molti credono che la birra faccia male - e si sbagliano però, proprio come quelli che credono che la birra non faccia male. E scopriremo anche questo

E a differenza degli articoli precedenti, cercherò di sbarazzarmi delle letture lunghe, ma piuttosto dividerò questa storia in più parti. E se a un certo punto non c'è interesse, allora smetterò semplicemente di traumatizzare il cervello del povero lettore.

Andiamo.

case history

La storia della birra nel mondo risale a diverse migliaia di anni fa. Le prime menzioni risalgono al Neolitico antico. Già 6000 anni fa le persone utilizzavano tecnologie che permettevano di trasformare il pane in una bevanda gustosa - e in generale si ritiene che la birra sia la bevanda alcolica più antica del mondo.

La storia dell'origine della birra è iniziata prima della nostra era e gli allori degli inventori appartengono ai Sumeri. La loro scrittura cuneiforme, scoperta da E. Huber in Mesopotamia, conteneva circa 15 ricette per questa bevanda. I residenti della Mesopotamia usavano il farro (farro) per produrre la birra. Veniva macinato con orzo, riempito d'acqua, venivano aggiunte erbe e lasciato fermentare. Dal mosto risultante veniva preparata una bevanda. Nota: la birra di frumento è stata essenzialmente inventata, ma nessuno aveva ancora detto nulla sul luppolo, cioè essenzialmente veniva prodotta birra al gruit o alle erbe. Inoltre il malto non era germogliato.

La successiva pietra miliare nella storia della birra fu la civiltà babilonese. Furono i Babilonesi a capire come migliorare la bevanda. Facevano germogliare il grano e poi lo essiccavano per produrre il malto. La birra prodotta con cereali e malto veniva conservata per non più di un giorno. Per rendere la bevanda più aromatica, furono aggiunte spezie, corteccia di quercia, foglie di alberi, miele: gli additivi alimentari erano già stati inventati allora, ovviamente, prima del Reinheitsgebot o, come è comprensibile, della legge tedesca sulla purezza della birra aveva ancora circa 5000 anni!

A poco a poco, la birra si diffuse nell'antico Egitto, in Persia, in India e nel Caucaso. Ma nell'antica Grecia non era popolare, perché era considerata la bevanda dei poveri. Fu allora che sorsero tutti questi pregiudizi.

La storia della creazione della birra si sviluppa con l'inizio del Medioevo. Questo periodo è chiamato il periodo della seconda nascita della birra. Si ritiene che sia successo in Germania. Il nome tedesco Bier deriva dall'antico germanico Peor o Bror. Anche se lo stesso inglese Ale (ale) risalirebbe etimologicamente alla radice proto-indoeuropea, presumibilmente con il significato di “ebbrezza”. L'origine indoeuropea della radice è provata in modo convincente rispetto al moderno danese e norvegese øl, così come all'islandese öl (gruppo di lingue germaniche, a cui apparteneva l'inglese antico) e al lituano e lettone alus - birra (gruppo baltico dell'Indo -famiglia europea), ol della Russia settentrionale (che significa bevanda inebriante), nonché õlu estone e olut finlandese. In breve, nessuno sa come siano nate queste parole, perché qualcuno ha commesso un errore nell'antica Babilonia - beh, ora tutti chiamano la birra in modo diverso. Tuttavia, lo cucinano diversamente.

Fu nel Medioevo che il luppolo cominciò ad essere aggiunto alla bevanda. Con il suo avvento, il gusto della birra è migliorato e la sua durata di conservazione si è allungata. Ricorda, %username%: il luppolo era principalmente un conservante per la birra. Ora la bevanda poteva essere trasportata e divenne un oggetto di scambio. Sono apparse centinaia di ricette e varietà di birra. Alcuni scienziati di alcune regioni ritengono che gli slavi siano stati i fondatori della coltivazione del luppolo, perché la produzione della birra era diffusa nella Rus' già nel IX secolo.

A proposito, nel Medioevo in Europa le birre leggere venivano ampiamente consumate al posto dell'acqua. Anche i bambini potevano permettersi la birra - e sì, era proprio birra, e non kvas, come alcuni credono. Bevevano non perché gli oscuri volessero bere fino alla morte, ma perché assaggiando l'acqua potevano facilmente curare un sacco di malattie conosciute e ancora sconosciute. Con il livello della medicina a livello del piantaggine e dell'ostetrica, era troppo pericoloso. Inoltre, anche la cosiddetta birra da tavola (“small ale”) era nutriente e si accompagnava bene a tavola in quantità colossali, poiché conteneva circa l'1% di alcol. La domanda logica è “che cosa ha poi ucciso tutta l’infezione?” Lo prenderemo sicuramente in considerazione anche noi.

Il 1876° secolo fu segnato da un'altra svolta nella storia della birra. Louis Pasteur scoprì per primo la relazione tra fermentazione e cellule di lievito. Pubblicò i risultati dello studio nel 5 e 1881 anni dopo, nel XNUMX, lo scienziato danese Emil Christian Hansen ottenne una coltura pura di lievito di birra, che divenne l'impulso per la produzione industriale della birra.

Se parliamo della storia della birra analcolica, l'impulso alla sua comparsa fu il Volstead Act del 1919, che segnò l'inizio dell'era del proibizionismo negli Stati Uniti: la produzione, il trasporto e la vendita di bevande alcoliche superiori allo 0,5% era effettivamente proibito. Quindi non è più nemmeno "small ale". Tutte le aziende produttrici di birra erano coinvolte nella produzione di tali bevande praticamente analcoliche a base di malto, tuttavia, secondo la legge, la bevanda doveva essere chiamata "bevanda ai cereali", che la gente soprannominò immediatamente "donna di gomma" e "quasi birra". Infatti, per passare da quella solita, proibita, alla nuova “quasi-birra”, è bastato aggiungere solo una fase in più al processo produttivo (e ce lo ricorderemo sicuramente), che non ha aumentato di molto il costo del prodotto finale e ha consentito il ritorno più rapido possibile alla produzione della bevanda tradizionale: "Penso che questo sarà un momento glorioso per la birra", ha affermato il presidente degli Stati Uniti Franklin Roosevelt, firmando il Cullen-Harrison Act il 22 marzo, 1933, che consentì di aumentare il tasso alcolico nelle bevande al 4%. La legge è entrata in vigore il 7 aprile e quindi da allora negli Stati Uniti questa data è il National Beer Day! Si dice che già il 6 aprile gli americani fossero in fila nei bar, e quando suonò la tanto cara mezzanotte, allora... Insomma, le statistiche dicono che solo il 7 aprile negli Stati Uniti furono bevuti un milione e mezzo di barili di birra Stati. Hai bevuto un bicchiere di birra il 7 aprile, %username%?


A proposito, se sei interessato, in una delle parti seguenti ti parlerò di una legge proibizionista ancora più severa - e questa non è nemmeno l'URSS, ma l'Islanda.

Attualmente la birra non viene prodotta se non in Antartide, anche se questo non è certo. Esistono dozzine di categorie e centinaia di stili e, se sei interessato, puoi leggere le loro descrizioni qui. La birra è ben lungi dall'essere così semplice come si crede; il costo di una bottiglia a volte può superare il costo di una cassa di vino - e non sto parlando del vino Chateau de la Paquette.

Pertanto, %username%, se ora hai aperto una bottiglia di birra durante la lettura, riempiti di rispetto e continua a leggere.

ingredienti

Prima di vedere in cosa consiste la birra, ricordiamo brevemente la tecnologia per produrre questa bevanda.

La birra, come tante cose in questo mondo, è il prodotto di una combustione incompleta. Infatti la fermentazione - il processo attraverso il quale gustiamo questo piacere, così come la vostra, %username%, capacità di leggere queste righe - è un prodotto della combustione incompleta degli zuccheri, solo che nel caso della birra gli zuccheri vengono bruciati non nel tuo cervello, ma nella catena metabolica del lievito.
Come in ogni combustione, i prodotti sono anidride carbonica e acqua, ma ricordate che ho detto "incompleto"? E infatti: nella produzione della birra, il lievito non può mangiare troppo (anche se questo non è del tutto corretto, ma è utile per una comprensione generale del quadro) - e quindi, oltre all'anidride carbonica, si forma anche l'alcol.

Poiché il cibo non è zucchero puro, ma una miscela di vari composti, il prodotto non è solo anidride carbonica, acqua e alcol, ma un intero bouquet, motivo per cui esistono proprio queste birre. Ora parlerò di alcuni degli ingredienti principali e, nel frattempo, sfaterò anche alcuni miti sulla birra.

Acqua.

Ricordando che, dopotutto, sono un chimico, passerò al noioso linguaggio chimico.

La birra è una soluzione acquosa di estratti di malto che non hanno subito alterazioni durante la fermentazione e post-fermentazione di birra, alcol etilico e sostanze aromatizzanti, che sono metaboliti secondari del lievito o provenienti dal luppolo. La composizione delle sostanze estrattive comprende carboidrati non fermentati (α- e β-glucani), sostanze fenoliche (antocianogeni, oligo- e polifenoli), melanoidine e caramelli. Il loro contenuto nella birra, a seconda della frazione massica delle sostanze secche nel mosto iniziale, della composizione del mosto, delle modalità tecnologiche di fermentazione e delle caratteristiche del ceppo di lievito, varia da 2,0 a 8,5 g/100 g di birra. Gli stessi indicatori di processo sono associati al contenuto di alcol, la cui frazione di massa nella birra può variare dallo 0,05 all'8,6%, e alle sostanze aromatizzanti (alcoli superiori, eteri, aldeidi, ecc.), La cui sintesi dipende dalla composizione del mosto e, soprattutto, sulle modalità di fermentazione e sulla natura del lievito. Di norma, per la birra fermentata con lievito a bassa fermentazione, la concentrazione dei prodotti secondari del metabolismo del lievito non supera i 200 mg/l, mentre per la birra ad alta fermentazione il loro livello supera i 300 mg/l. Una percentuale ancora minore è costituita nella birra dalle sostanze amare del luppolo, la cui quantità nella birra non supera i 45 mg/l.

Tutto questo è molto noioso, i numeri in realtà possono differire più o meno, ma hai un'idea: tutto questo è ben poco rispetto al contenuto di acqua nella birra. Proprio come te, %username%, la birra è composta per il 95% da acqua. Non sorprende che la qualità dell'acqua abbia un impatto diretto sulla birra. E tra l'altro, questo è uno dei motivi per cui lo stesso tipo di birra, prodotta da fabbriche diverse in luoghi diversi, può avere un sapore diverso. Un esempio specifico e probabilmente il più famoso è la Pilsner Urquell, che una volta hanno provato a produrre a Kaluga, ma non ha funzionato. Ora questa birra viene prodotta solo nella Repubblica Ceca grazie alla sua speciale acqua dolce.

Nessun birrificio produrrà la birra senza prima testare l'acqua con cui lavorerà: la qualità dell'acqua è troppo importante per il prodotto finale. I principali attori in questo senso sono gli stessi cationi e anioni che si vedono su una bottiglia di qualsiasi soda - solo che i livelli non sono controllati nell'intervallo "50-5000" mg/l, ma in modo molto più preciso.

Scopriamo cosa influenza la composizione dell'acqua?

Bene, prima di tutto, l'acqua deve essere conforme ai regolamenti e ai regolamenti sanitari, e quindi scartiamo immediatamente metalli pesanti e altre cose tossiche: questa schifezza non dovrebbe essere affatto nell'acqua. Le principali restrizioni per l'acqua utilizzata direttamente nella produzione della birra (durante l'ammostamento) riguardano indicatori come il valore del pH, la durezza, il rapporto tra le concentrazioni di ioni calcio e magnesio, che non è affatto regolamentato nell'acqua potabile. L'acqua per la preparazione della birra dovrebbe contenere significativamente meno ioni di ferro, silicio, rame, nitrati, cloruri e solfati. I nitriti, che sono forti tossine per il lievito, non sono ammessi nell'acqua. L'acqua dovrebbe contenere due volte meno componenti minerali (residuo secco) e 2,5 volte meno COD (domanda chimica di ossigeno - ossidabilità). Nel valutare l'idoneità dell'acqua per la produzione della birra è stato introdotto un indicatore come l'alcalinità, che non è incluso negli standard per l'acqua potabile.

Inoltre, si applicano requisiti aggiuntivi all'acqua utilizzata per regolare la frazione di massa di solidi e alcol nella produzione della birra ad alta gravità. Quest'acqua deve, in primo luogo, essere microbiologicamente pura e, in secondo luogo, deaerata (cioè praticamente non contenere ossigeno idrosolubile) e contenere ancora meno ioni calcio e bicarbonati rispetto all'acqua consigliata per la produzione della birra in generale. Cos'è la produzione della birra ad alta gravità?Se non lo sapevi, la tecnologia della produzione di birra ad alta densità prevede che, per aumentare la produttività del birrificio, il mosto viene preparato con una frazione di massa di sostanze secche superiore del 4...6% rispetto alla frazione di massa di sostanze secche nella birra finita. Successivamente, questo mosto viene diluito con acqua fino alla frazione di massa desiderata di sostanze secche, prima della fermentazione, o con la birra finita (sì, la birra viene diluita, ma questo è solo in fabbrica, e ne parlerò anche più tardi). Allo stesso tempo, per ottenere una birra che non differisca nel gusto dalla birra ottenuta con la tecnologia classica, non è consigliabile aumentare l'estratto del mosto iniziale di oltre il 15%.

È estremamente importante mantenere il pH corretto nell'acqua: non sto parlando del gusto della birra finita, ma del processo di fermentazione del mosto (a proposito, come è stato riscontrato, ciò non influisce il gusto: semplicemente non sentirai una differenza così sottile). Il fatto è che l'attività degli enzimi che il lievito usa per mangiare dipende dal pH. Il valore ottimale è 5,2..5,4, ma a volte questo valore viene spostato più in alto per aumentare l'amarezza. Il valore del pH influenza l'intensità dei processi metabolici nelle cellule di lievito, che si riflette nel coefficiente di crescita della biomassa, nel tasso di crescita cellulare e nella sintesi dei metaboliti secondari. Pertanto, in un ambiente acido si forma principalmente alcol etilico, mentre in un ambiente alcalino si intensifica la sintesi di glicerolo e acido acetico. L'acido acetico influisce negativamente sul processo di riproduzione del lievito e pertanto deve essere neutralizzato regolando il pH durante il processo di fermentazione. Per diversi “alimenti” possono esserci diversi valori di pH ottimali: ad esempio, 4,6 è necessario per il metabolismo del saccarosio e 4,8 per il maltosio. Il pH è uno dei fattori principali nella formazione degli esteri, di cui parleremo più avanti e che creano quegli aromi fruttati nella birra.

La regolazione del pH è sempre un equilibrio di carbonati e bicarbonati presenti nella soluzione; sono loro che determinano questo valore. Ma anche qui non tutto è così semplice, perché oltre agli anioni ci sono anche i cationi.

Nella produzione della birra, i cationi minerali che compongono l'acqua si dividono in chimicamente attivi e chimicamente inattivi. Tutti i sali di calcio e magnesio sono cationi chimicamente attivi: quindi, la presenza di calcio e magnesio (e tra l'altro di sodio e potassio) sullo sfondo di un alto contenuto di carbonati aumenta il pH, mentre calcio e magnesio (qui c'è già sodio e potassio nell'aria) - ma in collaborazione con solfati e cloruri abbassano il pH. Giocando con le concentrazioni di cationi e anioni, puoi ottenere l'acidità ottimale del mezzo. Allo stesso tempo, i birrai amano il calcio più del magnesio: in primo luogo, il fenomeno della flocculazione del lievito è associato allo ione calcio, e in secondo luogo, quando la durezza temporanea viene rimossa mediante ebollizione (è come in un bollitore), il carbonato di calcio precipita e può essere rimosso, mentre il carbonato di magnesio precipita lentamente e, quando l'acqua si raffredda, si dissolve nuovamente parzialmente.

Ma in realtà il calcio e il magnesio sono solo piccole cose. Per non sovraccaricare l'articolo, riunirò semplicemente alcuni degli effetti delle impurità ioniche nell'acqua su vari fattori di produzione e qualità della birra.

Effetto sul processo di produzione della birra

• Ioni di calcio - Stabilizzano l'alfa-amilasi e ne aumentano l'attività, con conseguente aumento della resa dell'estratto. Aumentano l'attività degli enzimi proteolitici, per questo motivo aumenta il contenuto di azoto totale e α-amminico nel mosto.
• Viene determinato il livello di riduzione del pH del mosto durante l'ammostamento, la bollitura del mosto con il luppolo e la fermentazione. Viene determinata la flocculazione del lievito. La concentrazione ottimale di ioni è 45-55 mg/l di mosto.
• Ioni di magnesio - Parte degli enzimi della glicolisi, ad es. necessario sia per la fermentazione che per la propagazione del lievito.
• Ioni di potassio - Stimolano la riproduzione del lievito, fanno parte dei sistemi enzimatici e dei ribosomi.
• Ioni di ferro - Effetto negativo sui processi di ammostamento. Concentrazioni superiori a 0,2 mg/l possono provocare la degenerazione dei lieviti.
• Ioni manganese - Inclusi come cofattore negli enzimi del lievito. Il contenuto non deve superare 0,2 mg/l.
• Ioni di ammonio: possono essere presenti solo nelle acque reflue. Assolutamente inaccettabile.
• Ioni rame - A concentrazioni superiori a 10 mg/l - tossici per i lieviti. Può essere un fattore mutageno per il lievito.
• Ioni di zinco - Ad una concentrazione di 0,1 - 0,2 mg/l, stimolano la proliferazione dei lieviti. Ad alte concentrazioni inibiscono l'attività dell'α-amilasi.
• Cloruri - Riduce la flocculazione del lievito. Ad una concentrazione superiore a 500 mg/l il processo di fermentazione viene rallentato.
• Idrocarbonati - Ad elevate concentrazioni portano ad un aumento del pH, e di conseguenza ad una diminuzione dell'attività degli enzimi amilolitici e proteolitici, riducendo la resa dell'estratto. e contribuiscono ad aumentare il colore del mosto. La concentrazione non deve superare i 20 mg/l.
• Nitrati - Presenti negli effluenti a concentrazioni superiori a 10 mg/l. In presenza di batteri della famiglia delle Enterbacteriaceae si forma lo ione nitrito tossico.
• Silicati - Riducono l'attività fermentativa a concentrazioni superiori a 10 mg/l. I silicati provengono per lo più dal malto, ma a volte, soprattutto in primavera, l'acqua può essere la ragione del loro aumento nella birra.
• Fluoruri - Fino a 10 mg/l non hanno alcun effetto.

Influenza sul gusto della birra

• Ioni di calcio - Riducono l'estrazione dei tannini, che conferiscono alla birra un'amarezza aspra e un gusto astringente. Riduce l'utilizzo delle sostanze amare del luppolo.
• Ioni di magnesio - Conferiscono alla birra un sapore amaro, che si avverte ad una concentrazione superiore a 15 mg/l.
• Ioni sodio - A concentrazioni superiori a 150 mg/l provocano un sapore salato. A concentrazioni di 75...150 mg/l riducono la pienezza del gusto.
• Solfati: conferiscono alla birra astringenza e amarezza, provocando un retrogusto. Ad una concentrazione superiore a 400 mg/l conferiscono alla birra un “gusto secco” (ciao Guiness Draft!). Può precedere la formazione di gusti e odori sulfurei legati all'attività di microrganismi e lieviti infettanti.
• Silicati: influenzano indirettamente il gusto.
• Nitrati - Influiscono negativamente sul processo di fermentazione ad una concentrazione superiore a 25 mg/l. Possibilità di formazione di nitrosammine tossiche.
• Cloruri - Conferiscono alla birra un gusto più sottile e dolce (sì, sì, ma se non c'è sodio). Con una concentrazione di ioni di circa 300 mg/l, aumentano la pienezza del gusto della birra e le conferiscono il gusto e l'aroma di melone.
• Ioni di ferro - Quando il contenuto nella birra è superiore a 0,5 mg/l, aumentano il colore della birra e appare la schiuma marrone. Conferisce alla birra un gusto metallico.
• Ioni manganese - Simile all'effetto degli ioni ferro, ma molto più forte.
• Ioni di rame: influiscono negativamente sulla stabilità del gusto. Attenua il gusto solforoso della birra.

Effetto sulla stabilità colloidale (torbidità)

• Ioni calcio - Precipitano gli ossalati, riducendo così la possibilità di torbidità degli ossalati nella birra. Aumentano la coagulazione delle proteine ​​quando si fa bollire il mosto con il luppolo. Riducono l'estrazione del silicio, che ha un effetto benefico sulla stabilità colloidale della birra.
• Silicati - Riducono la stabilità colloidale della birra a causa della formazione di composti insolubili con ioni calcio e magnesio.
• Ioni di ferro: accelerano i processi ossidativi e causano torbidità colloidale.
• Ioni rame - Influiscono negativamente sulla stabilità colloidale della birra, agendo come catalizzatore per l'ossidazione dei polifenoli.
• Cloruri: migliorano la stabilità colloidale.

Beh, com'è? Infatti, in diverse parti del mondo si sono formati stili di birra diversi grazie, tra l'altro, ad acque diverse. I birrai di una zona producevano birre di successo con un forte sapore e aroma di malto, mentre i birrai di un'altra producevano ottime birre con un notevole profilo di luppolo, tutto perché regioni diverse avevano acque diverse che rendevano una birra migliore di un'altra. Ora, ad esempio, la composizione dell'acqua per la birra è considerata ottimale in questa forma:

Tuttavia, è chiaro che ci sono sempre delle deviazioni - e queste deviazioni spesso determinano che "Baltika 3" di San Pietroburgo non è affatto "Baltika 3" di Zaporozhye.

È logico che qualsiasi acqua utilizzata per la produzione della birra passi attraverso diverse fasi di preparazione, tra cui analisi, filtrazione e, se necessario, regolazione della composizione. Molto spesso un birrificio effettua un processo di preparazione dell'acqua: l'acqua ottenuta in un modo o nell'altro subisce la rimozione del cloro, cambiamenti nella composizione minerale e aggiustamento della durezza e dell'alcalinità. Non devi preoccuparti di tutto questo, ma poi - e solo se sei fortunato con la composizione nominale dell'acqua - il birrificio sarà in grado di produrre solo un paio di varietà. Pertanto, il monitoraggio e la preparazione dell'acqua vengono SEMPRE effettuati.

Le moderne tecnologie, con fondi sufficienti, consentono di ottenere acqua con quasi tutte le caratteristiche desiderate. La base può essere acqua di rubinetto comunale oppure acqua estratta direttamente da fonte artesiana. Ci sono anche casi esotici: un birrificio svedese, ad esempio, produce birra da acque reflue trattate, e gli artigiani cileni producono birra utilizzando l'acqua raccolta dalla nebbia nel deserto. Ma è chiaro che nella produzione di massa il costoso processo di trattamento dell'acqua incide sul costo finale - e forse è per questo che la già citata Pilsner Urquell non viene prodotta da nessun'altra parte se non nella Repubblica Ceca.

Penso che sia sufficiente per la prima parte. Se la mia storia si rivela interessante, nella parte successiva parleremo di altri due ingredienti obbligatori della birra, e forse di uno facoltativo, discuteremo perché la birra ha un odore diverso, se c'è "chiaro" e "scuro" e toccano anche le strane lettere OG, FG, IBU, ABV, EBC. Forse ci sarà qualcos'altro, o forse qualcosa non accadrà, ma apparirà nella terza parte, in cui intendo esaminare brevemente la tecnologia, per poi affrontare i miti e le idee sbagliate sulla birra, incluso il fatto che sia " diluita” e “fortificata”, parleremo anche della possibilità di bere birra scaduta.

O forse ci sarà una quarta parte... A voi la scelta, %username%!

Fonte: www.habr.com