Despre bere prin ochii unui chimist. Partea 1

Bună ziua %username%.

După cum am promis mai devreme, am lipsit puțin din cauza călătoriei mele de afaceri. Nu, încă nu s-a terminat, dar mi-a inspirat câteva gânduri pe care am decis să le împărtășesc cu voi.

Vom vorbi despre bere.

Acum nu o să argumentez pentru anumite soiuri, să argumentez care gust și culoare în organism se schimbă mai puțin din momentul consumului până în momentul în care... ei bine, înțelegi - vreau doar să vorbesc despre cum văd eu procesul de producție, diferențele și influența berii asupra organismului nostru din punct de vedere chimic.

Mulți oameni cred că berea este băutura oamenilor de rând - și se înșală foarte mult; mulți cred că berea este dăunătoare - și se înșală, totuși, la fel ca cei care cred că berea nu este dăunătoare. Și ne vom da seama și de asta

Și spre deosebire de articolele anterioare, voi încerca să scap de citirile lungi, ci mai degrabă să împart această poveste în mai multe. Și dacă la un moment dat nu există niciun interes, atunci pur și simplu voi înceta să traumatizez creierul săracului cititor.

Să mergem.

anamneză

Istoria berii în lume datează de câteva mii de ani. Primele mențiuni despre ea datează din neoliticul timpuriu. Deja cu 6000 de ani în urmă, oamenii foloseau tehnologii care făceau posibilă transformarea pâinii într-o băutură aromată - și, în general, se crede că berea este cea mai veche băutură alcoolică din lume.

Istoria originii berii a început înainte de epoca noastră, iar laurii inventatorilor aparțin sumerienilor. Scrierea lor cuneiformă, descoperită de E. Huber în Mesopotamia, conținea aproximativ 15 rețete pentru această băutură. Locuitorii din Mesopotamia foloseau spelta pentru a face bere. S-a măcinat cu orz, s-a umplut cu apă, s-a adăugat ierburi și s-a lăsat la fermentat. Din mustul rezultat s-a făcut o băutură. Vă rugăm să rețineți: berea de grâu a fost în esență inventată, dar nimeni nu spusese încă nimic despre hamei, adică, în esență, s-a făcut bere gruit sau pe bază de plante. Mai mult, malțul nu a fost încolțit.

Următoarea piatră de hotar în istoria berii a fost civilizația babiloniană. Babilonienii au fost cei care și-au dat seama cum să îmbunătățească băutura. Au încolțit boabele și apoi le-au uscat pentru a produce malț. Berea făcută cu cereale și malț nu a fost păstrată mai mult de o zi. Pentru a face băutura mai aromată, i s-au adăugat mirodenii, coajă de stejar, frunze de copac, miere - aditivii alimentari erau deja inventați atunci, desigur, înainte de Reinheitsgebot sau, după cum este de înțeles, legea germană privind puritatea berii. avea încă vreo 5000 de ani!

Treptat, berea s-a răspândit în Egiptul Antic, Persia, India și Caucaz. Dar în Grecia Antică nu era populară, deoarece era considerată o băutură a săracilor. Atunci au apărut toate aceste prejudecăți.

Istoria creării berii s-a dezvoltat odată cu începutul Evului Mediu. Această perioadă se numește perioada celei de-a doua nașteri a berii. Se crede că s-a întâmplat în Germania. Numele german Bier provine din vechiul germanic Peor sau Bror. Deși aceeași Ale engleză (ale) se presupune că etimologic se întoarce la rădăcina proto-indo-europeană, probabil cu sensul de „intoxicare”. Originea indo-europeană a rădăcinii este dovedită în mod convingător în comparație cu øl modern danez și norvegian, precum și öl islandez (grup de limbi germanice, căruia îi aparținea engleza veche) și alus - bere lituaniană și letonă (grupul baltic al indo). -familie europeană), ol rusesc de nord (însemnând băutură îmbătătoare), precum și õlu estonă și olut finlandez. Pe scurt, nimeni nu știe cum au apărut cuvintele, pentru că cineva a dat peste cap în Babilonul Antic - ei bine, acum toată lumea numește berea diferit. Cu toate acestea, ei îl gătesc diferit.

În Evul Mediu a început să se adauge hameiul în băutură. Odată cu apariția sa, gustul berii s-a îmbunătățit, iar termenul de valabilitate a devenit mai lung. Amintiți-vă, %username%: hameiul era în primul rând un conservant pentru bere. Acum băutura putea fi transportată și a devenit un obiect de comerț. Au apărut sute de rețete și soiuri de bere. Unii oameni de știință din anumite regiuni cred că slavii au fost fondatorii cultivării hameiului, deoarece fabricarea berii era răspândită în Rusia deja în secolul al IX-lea.

Apropo, în Evul Mediu, ale ușoare erau consumate pe scară largă în Europa în loc de apă. Chiar și copiii își puteau permite bere - și da, era în mod special bere, și nu kvas, așa cum cred unii. Au băut nu pentru că cei întunecați voiau să se bea până la moarte, ci pentru că gustând apa puteau vindeca cu ușurință o grămadă de boli cunoscute și totuși necunoscute. Cu nivelul de medicină la nivelul pătlaginului și al moașei, era prea periculos. În plus, așa-numita bere de masă („small ale”) era, de asemenea, hrănitoare și mergea bine la masă în cantități colosale, deoarece conținea aproximativ 1% alcool. Întrebarea logică este „atunci ce a ucis toată infecția?” Cu siguranță o vom lua în considerare și noi.

Secolul al XIX-lea a fost marcat de o altă descoperire în istoria berii. Louis Pasteur a descoperit pentru prima dată relația dintre fermentație și celulele de drojdie. El a publicat rezultatele studiului în 1876, iar 5 ani mai târziu, în 1881, omul de știință danez Emil Christian Hansen a obținut o cultură pură de drojdie de bere, care a devenit impulsul producției industriale a berii.

Dacă vorbim despre istoria berii fără alcool, impulsul pentru apariția acesteia a fost Actul Volstead din 1919, care a marcat începutul erei prohibiției în Statele Unite: producția, transportul și vânzarea băuturilor alcoolice mai puternice de 0,5% a fost de fapt interzis. Deci nu mai este nici măcar „ale mică”. Toate companiile producătoare de bere erau angajate în producția de astfel de băuturi practic nealcoolice pe bază de malț, cu toate acestea, conform legii, băutura trebuia să fie numită „băutură cu cereale”, pe care oamenii au poreclit-o imediat „femeia de cauciuc” și „aproape. bere". De fapt, pentru a trece de la cea obișnuită, interzisă, la noua „aproape-ber”, a fost suficient să adăugați doar o etapă suplimentară la procesul de producție (și ne vom aminti cu siguranță), care nu a crescut foarte mult. costul produsului final și a permis revenirea cât mai rapidă posibilă la producția băuturii tradiționale: „Cred că acesta va fi un moment glorios pentru bere”, a declarat președintele SUA Franklin Roosevelt, semnatând Actul Cullen-Harrison pe 22 martie, 1933, care a permis creșterea alcoolului din băuturi la 4%. Actul a intrat în vigoare pe 7 aprilie și, prin urmare, de atunci această dată este Ziua Națională a Berii în SUA! Se spune că deja pe 6 aprilie americanii făceau coadă în baruri, iar când a lovit miezul nopții prețuit, atunci... Pe scurt, statisticile spun că doar pe 7 aprilie s-au băut un milion și jumătate de butoaie de bere în Statele Unite. state. Ai băut un pahar de bere pe 7 aprilie, %username%?


Apropo, dacă sunteți interesat, într-una din următoarele părți vă voi spune despre o lege de interzicere și mai severă - și aceasta nu este nici măcar URSS, ci Islanda.

În prezent, berea nu se fabrică decât în ​​Antarctica - deși acest lucru nu este sigur. Există zeci de categorii și sute de stiluri - și dacă sunteți interesat, puteți citi descrierile acestora aici. Berea este departe de a fi atât de simplă pe cât se crede; costul unei sticle poate depăși uneori costul unei cutii de vin - și nu mă refer la vinul Chateau de la Paquette.

Prin urmare, %username%, dacă acum ați deschis o sticlă de bere în timp ce citiți, fiți plin de respect și continuați să citiți.

ingrediente

Înainte de a privi în ce constă berea, să ne amintim pe scurt tehnologia de producere a acestei băuturi.

Berea – ca atâtea lucruri pe lumea asta – este un produs al arderii incomplete. De fapt, fermentația - procesul prin care gustăm această plăcere, precum și abilitatea ta, %username%, de a citi aceste rânduri - este un produs al arderii incomplete a zaharurilor, doar în cazul berii, zaharurile sunt arse nu în creierul tău, dar în lanțul metabolic al drojdiei.
Ca și în cazul oricărei arderi, produsele sunt dioxid de carbon și apă - dar țineți minte că am spus „incomplet”? Și într-adevăr: în producția de bere, drojdia nu are voie să mănânce în exces (deși acest lucru nu este în întregime corect, dar este bun pentru o înțelegere generală a imaginii) - și, prin urmare, pe lângă dioxidul de carbon, se formează și alcool.

Deoarece mâncarea nu este zahăr pur, ci un amestec de diverși compuși, produsul nu este doar dioxid de carbon, apă și alcool - ci un întreg buchet, motiv pentru care chiar aceste beri există. Acum voi vorbi despre unele dintre ingredientele principale și, de asemenea, voi dezminți câteva mituri despre bere pe parcurs.

Apa.

Amintindu-mi că sunt, până la urmă, un chimist, voi trece la un limbaj chimic plictisitor.

Berea este o soluție apoasă de extracte de malț care nu a suferit modificări în timpul fermentației și post-fermentării berii, alcoolului etilic și substanțelor aromatizante, care sunt fie metaboliți secundari ai drojdiei, fie proveniți din hamei. Compoziția substanțelor extractive include carbohidrați nefermentați (α- și β-glucani), substanțe fenolice (antocianogeni, oligo- și polifenoli), melanoidine și caramele. Conținutul lor în bere, în funcție de fracția de masă a substanțelor uscate din mustul inițial, de compoziția mustului, de modurile de fermentație tehnologică și de caracteristicile tulpinii de drojdie, variază de la 2,0 la 8,5 g/100 g de bere. Aceiași indicatori de proces sunt asociați cu conținutul de alcool, a cărui fracțiune de masă în bere poate varia de la 0,05 până la 8,6% și substanțe aromatizante (alcooli superiori, eteri, aldehide etc.), a căror sinteza depinde de compoziție. a mustului si, mai ales asupra modurilor de fermentatie si a naturii drojdiei. De regulă, la berea fermentată cu drojdie de fund, concentrația produselor secundare ale metabolismului drojdiei nu depășește 200 mg/l, în timp ce la berea cu fermentație superioară nivelul acestora depășește 300 mg/l. O proporție și mai mică în bere este formată din substanțe amare din hamei, a căror cantitate în bere nu depășește 45 mg/l.

Toate acestea sunt foarte plictisitoare, cifrele pot diferi de fapt mai mult sau mai puțin, dar vă înțelegeți ideea: toate acestea sunt foarte puține în comparație cu conținutul de apă din bere. La fel ca tine, %username%, berea este aproximativ 95% apă. Nu este surprinzător faptul că calitatea apei are un impact direct asupra berii. Și apropo, acesta este unul dintre motivele pentru care același tip de bere, produsă de diferite fabrici în locuri diferite, poate avea un gust diferit. Un exemplu specific și probabil cel mai faimos este Pilsner Urquell, pe care au încercat odată să o producă în Kaluga, dar nu a ieșit. Acum această bere este produsă numai în Republica Cehă datorită apei sale moale speciale.

Nicio fabrică de bere nu va produce bere fără a testa mai întâi apa cu care va lucra - calitatea apei este prea importantă pentru produsul final. Principalii jucători în acest sens sunt aceiași cationi și anioni pe care îi vedeți pe o sticlă de orice sifon - doar că nivelurile sunt controlate nu în intervalul „50-5000” mg/l, ci mult mai precis.

Să ne dăm seama ce afectează compoziția apei?

Ei bine, în primul rând, apa trebuie să respecte Reglementările și Reglementările sanitare și, prin urmare, aruncăm imediat metalele grele și alte lucruri toxice - porcăria asta nu ar trebui să fie deloc în apă. Principalele restricții pentru apa utilizată direct în producția de bere (în timpul piureului) se referă la indicatori precum valoarea pH-ului, duritatea, raportul dintre concentrațiile ionilor de calciu și magneziu, care nu este deloc reglementat în apa de băut. Apa pentru prepararea berii ar trebui să conțină mult mai puțini ioni de fier, siliciu, cupru, nitrați, cloruri și sulfați. Nitriții, care sunt toxine puternice pentru drojdie, nu sunt permisi în apă. Apa ar trebui să conțină de două ori mai puține componente minerale (reziduu uscat) și de 2,5 ori mai puțin COD (necesar chimic de oxigen - oxidabilitate). La evaluarea adecvării apei pentru prepararea berii, a fost introdus un indicator precum alcalinitatea, care nu este inclus în standardele pentru apa potabilă.

În plus, se aplică cerințe suplimentare apei utilizate pentru a ajusta fracția de masă a solidelor și alcoolului în prepararea berii cu gravitate mare. Această apă trebuie, în primul rând, să fie pură din punct de vedere microbiologic și, în al doilea rând, dezaerată (adică practic să nu conțină oxigen solubil în apă) și să conțină și mai puțini ioni de calciu și bicarbonați în comparație cu apa recomandată pentru prepararea berii în general. Ce este prepararea cu gravitate mare?Dacă nu știai, tehnologia fabricării de înaltă densitate este aceea că, pentru a crește productivitatea fabricii de bere, mustul este preparat cu o fracție de masă de substanțe uscate cu 4...6% mai mare decât fracția de masă. a substanțelor uscate din berea finită. Apoi, acest must este diluat cu apă până la fracțiunea de masă dorită de substanțe uscate, fie înainte de fermentare, fie berea finită (da, berea este diluată - dar aceasta este doar la fabrică și despre asta voi vorbi și mai târziu). Totodată, pentru a obține o bere care nu diferă ca gust de berea obținută prin tehnologia clasică, nu se recomandă creșterea extractului de must inițial cu mai mult de 15%.

Este extrem de important să mențineți pH-ul corect în apă - nu vorbesc acum despre gustul berii finite, ci despre procesul de fermentare a mustului (apropo, așa cum s-a constatat, acest lucru nu afectează gustul - pur și simplu nu vei simți o diferență atât de subtilă). Faptul este că activitatea enzimelor pe care le folosește drojdia pentru a le mânca depinde de pH. Valoarea optimă este 5,2..5,4, dar uneori această valoare este deplasată mai sus pentru a crește amărăciunea. Valoarea pH-ului afectează intensitatea proceselor metabolice în celulele de drojdie, ceea ce se reflectă în coeficientul de creștere a biomasei, rata de creștere a celulelor și sinteza metaboliților secundari. Astfel, în mediu acid, se formează în principal alcool etilic, în timp ce în mediu alcalin se intensifică sinteza glicerolului și acidului acetic. Acidul acetic afectează negativ procesul de reproducere a drojdiei și, prin urmare, trebuie neutralizat prin ajustarea pH-ului în timpul procesului de fermentație. Pentru diferite „alimente” pot exista diferite valori optime ale pH-ului: de exemplu, 4,6 este necesar pentru metabolismul zaharozei și 4,8 pentru maltoză. pH-ul este unul dintre principalii factori în formarea esterilor, despre care vom vorbi mai târziu și care creează acele arome fructate în bere.

Ajustarea pH-ului este întotdeauna un echilibru de carbonați și bicarbonați din soluție; ei sunt cei care determină această valoare. Dar nici aici nu totul este atât de simplu, pentru că pe lângă anioni există și cationi.

În fabricarea berii, cationii minerali care formează apa sunt împărțiți în activi chimic și inactivi chimic. Toate sărurile de calciu și magneziu sunt cationi activi din punct de vedere chimic: astfel, prezența calciului și magneziului (și apropo sodiului și potasiului) pe fondul unui conținut ridicat de carbonați crește pH-ul, în timp ce calciul și magneziul (aici există deja sodiu și potasiu în aer) - dar în colaborare cu sulfați și cloruri, scad pH-ul. Jucându-vă cu concentrațiile de cationi și anioni, puteți obține aciditatea optimă a mediului. În același timp, bererii iubesc calciul mai mult decât magneziul: în primul rând, fenomenul de floculare a drojdiei este asociat cu ionul de calciu și, în al doilea rând, atunci când duritatea temporară este îndepărtată prin fierbere (este ca într-un ibric), carbonatul de calciu precipită și poate fi îndepărtat, în timp ce carbonatul de magneziu precipită încet și, când apa se răcește, se dizolvă parțial din nou.

Dar, de fapt, calciul și magneziul sunt doar lucruri mici. Pentru a nu supraîncărca articolul, voi aduna pur și simplu câteva dintre efectele impurităților ionice din apă asupra diverșilor factori ai producției și calității berii.

Efect asupra procesului de preparare a berii

• Ioni de calciu - Stabilizează alfa-amilaza și îi măresc activitatea, rezultând un randament crescut de extract. Ele măresc activitatea enzimelor proteolitice, datorită acestui fapt crește conținutul de azot total și α-amin din must.
• Se determină nivelul de reducere a pH-ului mustului în timpul pasării, fierberii mustului cu hamei și fermentației. Se determină floculația drojdiei. Concentrația optimă de ioni este de 45-55 mg/l de must.
• Ioni de magneziu - O parte a enzimelor glicolizei, de ex. necesare atât pentru fermentare, cât și pentru înmulțirea drojdiei.
• Ionii de potasiu - Stimulează reproducerea drojdiei, fac parte din sistemele enzimatice și din ribozomi.
• Ioni de fier - Efect negativ asupra proceselor de piure. Concentrațiile mai mari de 0,2 mg/l pot provoca degenerarea drojdiei.
• Ioni de mangan - Incluși ca cofactor în enzimele de drojdie. Conținutul nu trebuie să depășească 0,2 mg/l.
• Ioni de amoniu - Pot fi prezenți numai în apele uzate. Absolut inacceptabil.
• Ioni de cupru - La concentrații mai mari de 10 mg/l - toxici pentru drojdii. Poate fi un factor mutagen pentru drojdie.
• Ioni de zinc - La o concentratie de 0,1 - 0,2 mg/l stimuleaza proliferarea drojdiei. La concentrații mari, acestea inhibă activitatea α-amilazei.
• Cloruri - Reduce flocularea drojdiei. La o concentrație mai mare de 500 mg/l, procesul de fermentație este încetinit.
• Hidrocarbonații - La concentrații mari duc la creșterea pH-ului, și în consecință la scăderea activității enzimelor amilolitice și proteolitice, reducând randamentul extractului. și contribuie la creșterea culorii mustului. Concentrația nu trebuie să depășească 20 mg/l.
• Nitrați - Se găsesc în efluenți la concentrații mai mari de 10 mg/l. În prezența bacteriilor din familia Enterbacteriaceae, se formează ion nitriți toxici.
• Silicati - Reduce activitatea de fermentatie la concentratii mai mari de 10 mg/l. Silicații provin în mare parte din malț, dar uneori, mai ales primăvara, apa poate fi motivul creșterii lor în bere.
• Fluoruri - Până la 10 mg/l nu are efect.

Influența asupra gustului berii

• Ioni de calciu – Reduce extracția taninurilor, care conferă berii un amărăciune aspră și un gust astringent. Reduce utilizarea substanțelor amare din hamei.
• Ioni de magneziu - Confera berii un gust amar, care se simte la o concentratie mai mare de 15 mg/l.
• Ioni de sodiu - La concentrații mai mari de 150 mg/l provoacă un gust sărat. La concentrații de 75...150 mg/l - reduc plenitudinea gustului.
• Sulfați - Oferă berii astringență și amărăciune, provocând un postgust. La o concentrație de peste 400 mg/l, ele dau berii un „gust uscat” (bună ziua, Guiness Draft!). Poate precede formarea gusturilor și mirosurilor sulfuroase asociate cu activitatea de infectare a microorganismelor și drojdiilor.
• Silicati - Afecteaza gustul indirect.
• Nitrații - Afectează negativ procesul de fermentație la o concentrație mai mare de 25 mg/l. Posibilitatea formării de nitrozamine toxice.
• Cloruri – Oferă berii un gust mai subtil și dulce (da, da, dar dacă nu există sodiu). Cu o concentrație de ioni de aproximativ 300 mg/l, ele măresc plenitudinea gustului berii și îi conferă gust și aromă de pepene galben.
• Ioni de fier - Cand continutul in bere este mai mare de 0,5 mg/l, acestia maresc culoarea berii si apare spuma maro. Oferă berii un gust metalic.
• Ioni de mangan - Similar cu efectul ionilor de fier, dar mult mai puternic.
• Ioni de cupru - Afectează negativ stabilitatea gustului. Înmoaie gustul sulfuros al berii.

Efect asupra stabilității coloidale (turbiditate)

• Ioni de calciu - Precipită oxalații, reducând astfel posibilitatea încețoșării oxalaților în bere. Ele cresc coagularea proteinelor la fierbere mustul cu hamei. Acestea reduc extracția siliciului, care are un efect benefic asupra stabilității coloidale a berii.
• Silicati - Reduce stabilitatea coloidala a berii datorita formarii de compusi insolubili cu ionii de calciu si magneziu.
• Ioni de fier - Accelerează procesele oxidative și provoacă turbiditate coloidală.
• Ioni de cupru - Afectează negativ stabilitatea coloidală a berii, acționând ca un catalizator pentru oxidarea polifenolilor.
• Cloruri - Îmbunătățește stabilitatea coloidală.

Ei bine, cum e? De fapt, s-au format diferite stiluri de bere în diferite părți ale lumii datorită, printre altele, a diferitelor ape. Berarii dintr-o zonă produceau beri de succes, cu aromă și aromă puternică de malț, în timp ce producătorii de bere dintr-o altă zonă produceau beri grozave cu un profil de hamei remarcabil - totul pentru că diferite regiuni aveau ape diferite care făceau o bere mai bună decât alta. Acum, de exemplu, compoziția apei pentru bere este considerată optimă în această formă:

Cu toate acestea, este clar că există întotdeauna abateri - și aceste abateri determină adesea că „Baltika 3” din Sankt Petersburg nu este deloc „Baltika 3” din Zaporozhye.

Este logic ca orice apă folosită pentru producerea berii trece prin mai multe etape de preparare, inclusiv analiza, filtrarea și, dacă este necesar, ajustarea compoziției. Foarte des, o fabrică de bere efectuează un proces de preparare a apei: apa obținută într-un fel sau altul suferă îndepărtarea clorului, modificări ale compoziției minerale și ajustarea durității și alcalinității. Nu trebuie să vă deranjați cu toate acestea, dar apoi - și numai dacă aveți noroc cu compoziția nominală a apei - berăria va putea produce doar câteva soiuri. Prin urmare, monitorizarea și pregătirea apei se efectuează ÎNTOTDEAUNA.

Tehnologiile moderne, cu fonduri suficiente, fac posibilă obținerea apei cu aproape orice caracteristică dorită. Baza poate fi fie apă de la robinet de oraș, fie apă extrasă direct dintr-o sursă arteziană. Există și cazuri exotice: o fabrică de bere suedeză, de exemplu, produce bere din ape uzate tratate, iar meșteșugarii chilieni fac bere folosind apa colectată din ceață din deșert. Dar este clar că în producția de masă, procesul costisitor de tratare a apei afectează costul final - și poate de aceea deja menționatul Pilsner Urquell nu este produs în altă parte decât acasă, în Republica Cehă.

Cred că este suficient pentru prima parte. Dacă povestea mea se dovedește a fi interesantă, în partea următoare vom vorbi despre încă două ingrediente obligatorii ale berii, și poate unul opțional, vom discuta de ce berea miroase diferit, dacă există „lumină” și „întunecată” și atingeți și litere ciudate OG, FG, IBU, ABV, EBC. Poate că va mai fi ceva, sau poate că nu se va întâmpla ceva, dar va apărea în partea a treia, în care plănuiesc să trec pe scurt prin tehnologie și apoi să mă ocup de miturile și concepțiile greșite despre bere, inclusiv că este „ diluat” și „fortificat”, vom vorbi și despre dacă puteți bea bere expirată.

Sau poate va fi o a patra parte... Alegerea vă aparține, %username%!

Sursa: www.habr.com