О пиву очима хемичара. део 1

Здраво %усернаме%.

Као што сам раније обећао, био сам мало одсутан због службеног пута. Не, још није завршено, али је инспирисало неке мисли које сам одлучио да поделим са вама.

Причаћемо о пиву.

Сада нећу да се залажем за одређене сорте, расправљам који се укус и боја у телу мање мењају од тренутка конзумирања до тренутка... па, разумете - само желим да причам о томе како ја видим процес производње, разлике и утицај пива на наш организам са хемијске тачке гледишта.

Многи људи верују да је пиво пиће обичних људи – и веома се варају; многи верују да је пиво штетно – и греше, међутим, као и они који верују да пиво није штетно. И ово ћемо схватити

И за разлику од претходних чланака, покушаћу да се ослободим лонгреад-ова, већ да поделим ову причу на неколико. А ако у некој фази не буде интересовања, онда ћу једноставно престати да трауматизирам мозак јадног читаоца.

Идемо.

Позадина

Историја пива у свету сеже неколико хиљада година уназад. Први спомени о њему датирају из раног неолита. Већ пре 6000 година људи су користили технологије које су омогућиле да хлеб претворе у укусно пиће - и уопште се верује да је пиво најстарије алкохолно пиће на свету.

Историја порекла пива почела је пре наше ере, а ловорике проналазача припадају Сумерима. Њихово клинасто писмо, које је открио Е. Хубер у Месопотамији, садржало је око 15 рецепата за ово пиће. Становници Месопотамије користили су спелту (спелту) за прављење пива. Млевено је са јечмом, напуњено водом, додато биље и остављено да ферментира. Од настале сладовине направљено је пиће. Имајте на уму: у суштини је измишљено пшенично пиво, али нико још није рекао ништа о хмељу, односно да се у суштини кувало груит или биљно пиво. Штавише, слад није проклијао.

Следећа прекретница у историји пива била је вавилонска цивилизација. Вавилонци су били ти који су смислили како да побољшају пиће. Проклијали су жито, а затим га сушили да би произвели слад. Пиво направљено од житарица и слада чувало се не више од једног дана. Да би пиће било ароматичније, у њега су додавани зачини, храстова кора, лишће дрвећа, мед - адитиви за храну су већ тада измишљени, наравно, пре Реинхеитсгебота или, како је разумљиво, немачког закона о чистоћи пива. још увек био стар око 5000 година!

Постепено се пиво проширило на Стари Египат, Персију, Индију и Кавказ. Али у старој Грчкој није био популаран, јер се сматрао пићем сиромашних. Тада су настале све те предрасуде.

Историја стварања пива развила се са почетком средњег века. Овај период се назива периодом другог рођења пива. Верује се да се то догодило у Немачкој. Немачко име Биер потиче од старогерманског Пеор или Брор. Иако исти енглески Але (але) наводно етимолошки сеже до протоиндоевропског корена, вероватно са значењем „опијања“. Индоевропско порекло корена је убедљиво доказано у поређењу са савременим данским и норвешким øл, као и исландским ол (германска група језика, којој је припадао староенглески) и литванским и летонским алус - пивом (балтичка група Индо). -европска породица), северноруски ол (што значи опојно пиће), као и естонски олу и фински олут. Укратко, нико не зна како су те речи настале, јер је неко зезнуо у Древном Вавилону – е, свако сада другачије зове пиво. Међутим, кувају га другачије.

У средњем веку хмељ је почео да се додаје у пиће. Са његовим појавом, укус пива се побољшао, а рок трајања му је постао дужи. Запамтите, %усернаме%: хмељ је првенствено био конзерванс за пиво. Сада је пиће могло да се транспортује и постало је предмет трговине. Појавиле су се стотине рецепата и сорти пива. Неки научници из појединих крајева сматрају да су Словени били оснивачи гајења хмеља, јер је пиварство у Русији било распрострањено већ у XNUMX. веку.

Иначе, у средњем веку се у Европи навелико конзумирало светло пиво уместо воде. Чак су и деца могла да приуште пиво - и да, било је то управо пиво, а не квас, како неки верују. Пили су не зато што су тамни хтели да се напију до смрти, већ зато што су окусом воде лако излечили читаву гомилу познатих, а још непознатих болести. Са нивоом медицине на нивоу трпутца и бабице, било је превише опасно. Осим тога, такозвано стоно пиво („смалл але”) је такође било хранљиво и добро је ишло за столом у колосалним количинама, јер је садржало око 1% алкохола. Логично питање је „шта је онда убило сву инфекцију?“ И ми ћемо то свакако размотрити.

1876. век обележио је још један продор у историји пива. Лоуис Пастеур је први открио везу између ферментације и ћелија квасца. Резултате студије објавио је 5. године, а 1881 година касније, XNUMX. године, дански научник Емил Кристијан Хансен је добио чисту културу пивског квасца, што је постало подстрек индустријском пиварству.

Ако говоримо о историји безалкохолног пива, подстицај за његову појаву био је Волстедов закон из 1919. године, који је означио почетак ере прохибиције у Сједињеним Државама: производња, транспорт и продаја алкохолних пића јачих од 0,5% био је заправо забрањен. Дакле, то више није ни „смалл але”. Све пиварске компаније су се бавиле производњом оваквих, практично безалкохолних пића на бази слада, међутим, према закону, пиће је морало да се зове „напитак од житарица“, који су људи одмах прозвали „гумена жена“ и „близу пиво”. У ствари, да би се са уобичајеног, забрањеног, прешло на ново „скоро пиво“, било је довољно додати само једну додатну фазу у производни процес (и то ћемо се сигурно сетити), која се није много повећала трошкова финалног производа и омогућио најбржи повратак производњи традиционалног пића: „Мислим да ће ово бити величанствено време за пиво“, рекао је амерички председник Френклин Рузвелт, потписујући Цуллен-Харрисон акт 22. марта, 1933. који је дозволио да се алкохол у пићима подигне на 4%. Закон је ступио на снагу 7. априла, па је од тада овај датум био Национални дан пива у САД! Кажу да су се већ 6. априла Американци постројили у кафане, а када је откуцала цењена поноћ, онда... Укратко, статистика каже да је само 7. априла у Сједињеним Државама попило милион и по барела пива. Државе. Јесте ли попили чашу пива 7. априла, %усернаме%?


Иначе, ако сте заинтересовани, у једном од следећих делова ћу вам рећи о још строжем закону о забрани – а то није чак ни СССР, већ Исланд.

Тренутно се пиво не кува осим на Антарктику - иако то није сигурно. Постоје десетине категорија и стотине стилова - и ако сте заинтересовани, можете прочитати њихове описе овде. Пиво је далеко од тога да је тако једноставно као што се верује; цена боце понекад може премашити цену кутије вина - и не говорим о вину Цхатеау де ла Пакуетте.

Зато, %усернаме%, ако сте сада отворили флашу пива док читате, будите испуњени поштовањем и наставите да читате.

sastojci

Пре него што погледамо од чега се састоји пиво, подсетимо се укратко технологије за производњу овог пића.

Пиво - као и многе ствари на овом свету - је производ непотпуног сагоревања. У ствари, ферментација – процес кроз који кушамо ово задовољство, као и ваша, %усернаме%, способност читања ових редова – је производ непотпуног сагоревања шећера, само у случају пива, шећери се сагоревају не у ваш мозак, али у метаболичком ланцу квасца.
Као и код сваког сагоревања, производи су угљен-диоксид и вода - али запамтите да сам рекао „непотпуно“? И заиста: у производњи пива квасац не сме да се преједа (иако то није сасвим тачно, али је добро за опште разумевање слике) - и стога, поред угљен-диоксида, настаје и алкохол.

Пошто храна није чист шећер, већ мешавина разних једињења, производ нису само угљен-диоксид, вода и алкохол – већ читав букет, због чега и постоје ова пива. Сада ћу говорити о неким од главних састојака, а успут ћу и разоткрити неке митове о пиву.

Вода.

Сећајући се да сам, ипак, хемичар, прећи ћу на досадан хемијски језик.

Пиво је водени раствор сладних екстраката који нису претрпели промене током ферментације и пост-ферментације пива, етил алкохола и ароматичних супстанци, које су или секундарни метаболити квасца или потичу од хмеља. Састав екстрактивних супстанци укључује неферментисане угљене хидрате (α- и β-глукани), фенолне супстанце (антоцијаногени, олиго- и полифеноли), меланоидине и карамеле. Њихов садржај у пиву, у зависности од масеног удела сувих материја у почетној сладовини, састава сладовине, технолошких начина ферментације и карактеристика соја квасца, креће се од 2,0 до 8,5 г/100 г пива. Исти процесни индикатори повезани су са садржајем алкохола, чији масени удео у пиву може да се креће од 0,05 до 8,6%, и ароматичних супстанци (виши алкохоли, етри, алдехиди, итд.), чија синтеза зависи од састава. сладовине и, посебно о начинима ферментације и природи квасца. По правилу, за пиво ферментисано са доњим квасцем, концентрација секундарних продуката метаболизма квасца не прелази 200 мг/л, док за пиво горњег врења њихов ниво прелази 300 мг/л. Још мањи удео у пиву чине горке материје из хмеља, чија количина у пиву не прелази 45 мг/л.

Све ово је веома досадно, бројке се могу заправо мање-више разликовати, али схватате: све је то врло мало у поређењу са садржајем воде у пиву. Слично као и ти, %усернаме%, пиво је око 95% воде. Није изненађење да квалитет воде има директан утицај на пиво. И то је иначе један од разлога зашто иста врста пива, коју производе различите фабрике на различитим местима, може имати различит укус. Конкретан и вероватно најпознатији пример је Пилснер Уркуелл, који су својевремено покушали да скувају у Калуги, али није успело. Сада се ово пиво производи само у Чешкој због посебне меке воде.

Ниједна пивара неће правити пиво без претходног тестирања воде са којом ће радити - квалитет воде је превише важан за коначни производ. Главни играчи у овом погледу су исти катјони и ањони које видите на боци било које соде - само се нивои контролишу не у распону од "50-5000" мг/л, већ много прецизније.

Хајде да схватимо на шта утиче састав воде?

Па, пре свега, вода мора да буде у складу са санитарним прописима и прописима, те стога одмах одбацујемо тешке метале и друге токсичне ствари - ово срање уопште не би требало да буде у води. Главна ограничења за воду која се користи директно у производњи пива (приликом гњечења) тичу се индикатора као што су пХ вредност, тврдоћа, однос концентрација јона калцијума и магнезијума, који уопште није регулисан у води за пиће. Вода за припрему пива треба да садржи знатно мање јона гвожђа, силицијума, бакра, нитрата, хлорида и сулфата. Нитрити, који су јаки токсини за квасац, нису дозвољени у води. Вода треба да садржи два пута мање минералних компоненти (суви остатак) и 2,5 пута мање ХПК (хемијска потреба за кисеоником – оксидабилност). Приликом процене подобности воде за пиварство уведен је индикатор као што је алкалност, који није уврштен у стандарде за воду за пиће.

Поред тога, додатни захтеви се односе на воду која се користи за прилагођавање масеног удела чврстих материја и алкохола у пиварству високе гравитације. Ова вода мора, прво, да буде микробиолошки чиста, а друго, деаерисана (тј. практично да не садржи кисеоник растворљив у води) и да садржи још мање јона калцијума и бикарбоната у поређењу са водом која се уопште препоручује за пиварство. Шта је високо гравитационо пиварство?Ако нисте знали, технологија пиварства високе густине је да се, како би се повећала продуктивност пиваре, сладовина кува са масеним уделом сувих материја који је 4...6% већи од масеног удела. сувих материја у готовом пиву. Затим се ова сладовина разблажи водом до жељеног масеног удела сувих материја, било пре ферментације, или готовог пива (да, пиво је разблажено - али ово је само у фабрици, а о томе ћу такође говорити касније). Истовремено, да би се добило пиво које се по укусу не разликује од пива добијеног класичном технологијом, не препоручује се повећање екстракта почетне сладовине за више од 15%.

Изузетно је важно одржавати тачан пХ у води - не говорим сада о укусу готовог пива, већ о процесу ферментације сладовине (успут, како је утврђено, то не утиче укус - једноставно нећете осетити тако суптилну разлику). Чињеница је да активност ензима које квасац користи за јело зависи од пХ вредности. Оптимална вредност је 5,2..5,4, али се понекад ова вредност помера више да би се повећала горчина. пХ вредност утиче на интензитет метаболичких процеса у ћелијама квасца, што се огледа у коефицијенту раста биомасе, брзини раста ћелија и синтези секундарних метаболита. Тако се у киселој средини формира углавном етил алкохол, док се у алкалној интензивира синтеза глицерола и сирћетне киселине. Сирћетна киселина негативно утиче на процес репродукције квасца, па се стога мора неутралисати подешавањем пХ током процеса ферментације. За различите „хране“ могу постојати различите оптималне пХ вредности: на пример, 4,6 је потребно за метаболизам сахарозе, а 4,8 за малтозу. пХ је један од главних фактора у формирању естара, о којима ћемо касније говорити и који стварају оне воћне ароме у пиву.

Подешавање пХ је увек равнотежа карбоната и бикарбоната у раствору, они су ти који одређују ову вредност. Али чак и овде није све тако једноставно, јер поред ањона постоје и катјони.

У пиварству се минерални катјони који чине воду деле на хемијски активне и хемијски неактивне. Све соли калцијума и магнезијума су хемијски активни катјони: тако, присуство калцијума и магнезијума (и успут натријума и калијума) на позадини високог садржаја карбоната повећава пХ, док калцијум и магнезијум (овде већ постоје). натријум и калијум у ваздуху) - али у сарадњи са сулфатима и хлоридима снижавају пХ. Играјући се концентрацијама катјона и ањона, можете постићи оптималну киселост медијума. Истовремено, пивари више воле калцијум него магнезијум: прво, феномен флокулације квасца је повезан са јоном калцијума, а друго, када се привремена тврдоћа уклони кључањем (као у котлићу), калцијум карбонат се таложи и може се уклоњен, док се магнезијум карбонат полако таложи и, када се вода охлади, поново се делимично раствара.

Али у ствари, калцијум и магнезијум су само мале ствари. Да не бих преоптеретио чланак, једноставно ћу објединити неке од ефеката јонских нечистоћа у води на различите факторе производње и квалитета пива.

Утицај на процес кувања

• Јони калцијума - Стабилизују алфа-амилазу и повећавају њену активност, што резултира повећањем приноса екстракта. Они повећавају активност протеолитичких ензима, због чега се повећава садржај укупног и α-аминског азота у сладовини.
• Одређује се степен смањења пХ сладовине током гњечења, кључања сладовине са хмељем и ферментације. Одређује се флокулација квасца. Оптимална концентрација јона је 45-55 мг/л сладовине.
• Јони магнезијума - Део ензима гликолизе, тј. неопходно и за ферментацију и за размножавање квасца.
• Калијум јони - Стимулишу репродукцију квасца, део су ензимских система и рибозома.
• Јони гвожђа - Негативно дејство на процесе гњечења. Концентрације веће од 0,2 мг/л могу изазвати дегенерацију квасца.
• Јони мангана - укључени као кофактор у ензиме квасца. Садржај не би требало да прелази 0,2 мг/л.
• Јони амонијума – могу бити присутни само у отпадним водама. Апсолутно неприхватљиво.
• Јони бакра – У концентрацијама већим од 10 мг/л – токсични за квасац. Може бити мутагени фактор за квасац.
• Јони цинка - У концентрацији од 0,1 - 0,2 мг/л, стимулишу пролиферацију квасца. У високим концентрацијама инхибирају активност α-амилазе.
• Хлориди - Смањује флокулацију квасца. При концентрацији већој од 500 мг/л, процес ферментације је успорен.
• Хидрокарбонати - У високим концентрацијама доводе до повећања пХ вредности, а последично и до смањења активности амилолитичких и протеолитичких ензима, смањујући принос екстракта. и доприносе повећању боје сладовине. Концентрација не би требало да прелази 20 мг/л.
• Нитрати – налазе се у ефлуентима у концентрацијама већим од 10 мг/л. У присуству бактерија из породице Ентербацтериацеае, формира се токсични нитритни јон.
• Силикати - Смањују активност ферментације при концентрацијама већим од 10 мг/л. Силикати углавном потичу из слада, али понекад, посебно у пролеће, вода може бити разлог њиховог повећања у пиву.
• Флуориди - До 10 мг/л нема ефекта.

Утицај на укус пива

• Јони калцијума - Смањују екстракцију танина, који пиву дају оштру горчину и опор укус. Смањује искоришћење горких материја из хмеља.
• Јони магнезијума - Дају горак укус пиву који се осећа у концентрацији већој од 15 мг/л.
• Јони натријума – У концентрацијама већим од 150 мг/л изазивају слан укус. У концентрацијама од 75...150 мг/л - смањују пуноћу укуса.
• Сулфати - Дају пиву опорост и горчину, изазивајући заостали укус. У концентрацији већој од 400 мг/л дају пиву „сув укус“ (здраво, Гуинесс Драфт!). Може претходити стварању сумпорног укуса и мириса повезаних са активношћу инфицираних микроорганизама и квасца.
• Силикати - Индиректно утичу на укус.
• Нитрати - Негативно утичу на процес ферментације у концентрацији већој од 25 мг/л. Могућност стварања токсичних нитрозамина.
• Хлориди - Дају пиву суптилнији и слатки укус (да, да, али ако нема натријума). Са концентрацијом јона од око 300 мг/л повећавају пуноћу укуса пива и дају му укус и арому диње.
• Јони гвожђа - Када је садржај у пиву већи од 0,5 мг/л, повећавају боју пива и појављује се смеђа пена. Даје пиву метални укус.
• Јони мангана - Слично деловању јона гвожђа, али много јаче.
• Јони бакра - Негативно утичу на стабилност укуса. Омекшава сумпорни укус пива.

Утицај на колоидну стабилност (замућеност)

• Калцијум јони - Таложе оксалате, чиме се смањује могућност замућења оксалата у пиву. Повећавају коагулацију протеина при кључању сладовине са хмељем. Они смањују екстракцију силицијума, што повољно утиче на колоидну стабилност пива.
• Силикати - Смањују колоидну стабилност пива због стварања нерастворљивих једињења са јонима калцијума и магнезијума.
• Јони гвожђа – Убрзавају оксидативне процесе и изазивају колоидно замућење.
• Јони бакра - Негативно утичу на колоидну стабилност пива, делујући као катализатор оксидације полифенола.
• Хлориди - Побољшавају колоидну стабилност.

Па, како је? У ствари, различити стилови пива настали су у различитим деловима света захваљујући, између осталог, различитим водама. Пивари у једној области производили су успешна пива са јаким укусом и аромом слада, док су пивари у другој производили сјајна пива са приметним профилом хмеља — а све зато што су различити региони имали различите воде које су једно пиво чиниле бољим од другог. Сада се, на пример, састав воде за пиво сматра оптималним у овом облику:

Међутим, јасно је да одступања увек има – а та одступања често одређују да „Балтика 3” из Санкт Петербурга уопште није „Балтика 3” из Запорожја.

Логично је да свака вода која се користи за производњу пива пролази кроз неколико фаза припреме, укључујући анализу, филтрирање и, ако је потребно, прилагођавање састава. Веома често пивара спроводи процес припреме воде: вода добијена на овај или онај начин пролази кроз уклањање хлора, промене у минералном саставу и подешавање тврдоће и алкалности. Не морате да се мучите са свим овим, али тада - и само ако имате среће са номиналним саставом воде - пивара ће моћи да прави само неколико варијанти. Због тога се УВЕК спроводи мониторинг и припрема воде.

Савремене технологије, уз довољно средстава, омогућавају добијање воде са готово свим жељеним карактеристикама. Основа може бити или градска вода из чесме или вода добијена директно из артешког извора. Има и егзотичних случајева: једна шведска пивара, на пример, скува пиво из пречишћених отпадних вода, а чилеански мајстори праве пиво од воде сакупљене из магле у пустињи. Али јасно је да у масовној производњи скуп процес третмана воде утиче на коначну цену - и можда се зато већ поменути Пилснер Уркуелл не производи нигде другде осим код куће у Чешкој.

Мислим да је то довољно за први део. Ако се моја прича покаже занимљивом, у следећем делу ћемо говорити о још два обавезна састојка пива, а можда и о једном необавезном, разговараћемо о томе зашто пиво другачије мирише, да ли постоји „светло” и „тамно” и такође додирнути чудна слова ОГ, ФГ, ИБУ, АБВ, ЕБЦ. Можда ће бити још нечег, а можда и неће бити, али ће се појавити у трећем делу, у којем планирам да укратко прођем кроз технологију, а затим се позабавим митовима и заблудама о пиву, укључујући и то да је „ разблажено“ и „обогаћено“, такође ћемо разговарати о томе да ли можете пити пиво са истеклим роком трајања.

Или ће можда бити и четврти део... Избор је на вама, %усернаме%!

Извор: ввв.хабр.цом