Om öl genom en kemikers ögon. Del 1

Hej, %username%.

Som jag lovade tidigare, har jag varit lite frånvarande på grund av min affärsresa. Nej, den är inte klar än, men den har väckt tankar som jag beslutat mig för att dela med dig.

Det handlar om öl.

Jag kommer inte att diskutera specifika sorter just nu, eller argumentera om vilken smak och färg som förblir oförändrad i kroppen från det ögonblick vi dricker till… ja, du förstår – jag vill bara prata om hur jag ser på produktionsprocessen, skillnader och ölets påverkan på vår kropp ur ett kemiskt perspektiv.

Många anser att öl är en dryck för enkel folk – och det är en stor missuppfattning, många anser att öl är skadligt – och det är också felaktigt, precis som de som tror att öl inte är skadligt. Och vi kommer att reda ut detta också.

Till skillnad från tidigare artiklar – kommer jag att försöka undvika långa texter, och istället dela denna berättelse i flera delar. Om intresset avtar vid något tillfälle – så slutar jag helt enkelt att belasta den stackars läsarens hjärna.

Då kör vi.

Frågan historia

Ölets historia i världen sträcker sig tillbaka flera tusen år. De tidigaste omnämnandena kommer från den tidiga neolitiska perioden. Redan för 6000 år sedan använde människor tekniker för att omvandla bröd till en aromatisk dryck – och man anser överlag att öl är den äldsta alkoholhaltiga drycken i världen.

Ölets ursprungshistoria började redan före vår tideräkning, och hederna för uppfinnarna tillhör sumererna. Deras kilskrift, upptäckt av E. Huber i Mesopotamien, innehöll omkring 15 recept på denna dryck. Invånarna i Mesopotamien använde spelt för att brygga öl. Det maldes ner tillsammans med korn, blandades med vatten, örter tillades och fick jäsa. Baserat på den erhållna vörten skapades drycken. Notera: i grunden var det veteöl som uppfanns, men ingen hade ännu talat om humle, vilket innebar att det i praktiken bryggdes gruit eller örtöl. Samtidigt var maltet inte groddat.

Den nästa milstolpen i ölen historia var den babyloniska civilisationen. Det var faktiskt babylonierna som kom på hur man kan förbättra drycken. De grodde spannmålet och torkade det sedan för att få malt. Ölen gjord på spannmål och malt höll inte mer än en dag. För att göra drycken mer aromatisk tillsatte de kryddor, ekbark, trädblad och honung - redan då hade man kommit på livsmedelstillsatser, och det var gott om 5000 år kvar till Reinheitsgebot eller, på ett enklare sätt, den tyska öllagen om renhet!

Ölen spred sig gradvis i det forna Egypten, Persien, Indien, på Kaukasus. Men i det forna Grekland var den inte populär, eftersom den ansågs vara en dryck för de fattiga. Det var då alla dessa fördomar uppstod.

Historien om öltillverkning fick en utveckling med medeltiden. Denna period kallas för den andra födelsen av öl. Det anses ha skett i Tyskland. Det tyska namnet Bier härstammar från det fornsakseriska Peor eller Bror. Även det engelska Ale sägs etymologiskt härstamma från det protoindoeuropeiska ordet som antagligen betyder "berusning". Det indoeuropeiska ursprunget av denna rot bevisas övertygande genom jämförelser med modern danska och norska øl, samt isländska öl (som tillhör den germanska språkgruppen där även fornisländska ingick) och lettiska och litauiska alus — öl (från den baltiska språkgruppen inom den indoeuropeiska familjen), nordryska ол (i betydelse berusande dryck), liksom estniska õlu och finska olut. Kort sagt, ingen vet hur dessa ord uppstod, för någon ställde till det i det forna Babylon — och nu kallar alla öl olika. Å andra sidan brygger man också öl på olika sätt.

Just under medeltiden började man tillsätta humle till drycken. Med dess ankomst förbättrades smakprofilen av ölen, och hållbarheten blev längre. Kom ihåg, %username%: humle var först och främst ett konserveringsmedel för öl. Nu kunde drycken transporteras och blev en handelsvara. Det dök upp hundratals recept och varianter av öl. Vissa forskare från uppenbarligen specifika regioner anser att slavarna var de första som började odla humle, eftersom öltillverkning redan var väl etablerad i Ryssland på 800-talet.

För övrigt, under medeltiden användes lätta öl överallt i Europa istället för vatten. Till och med barn kunde unna sig en öl — och ja, det var faktiskt öl, inte kvas som vissa tror. Man drack inte för att vara dålig och vilja supa, utan för att en klunk vatten kunde lätt leda till att man dog av en mängd kända och okända sjukdomar. Med en medicin på nivån av tusensköna och en gammal kloka — var det alltför farligt. Dessutom var det så kallade bordölet ("small ale") även näringsrikt och passade utmärkt vid matbordet i enorma mängder, eftersom alkoholhalten låg runt 1%. Den logiska frågan "vad dödade då alla bakterier?" kommer vi också att ta upp.

1800-talet kännetecknades av ett nytt genombrott i ölets historia. Först upptäckte Louis Pasteur sambandet mellan jäsning och jästceller. Han publicerade resultaten av sin forskning 1876, och fem år senare, 1881, erhöll den danska forskaren Emil Christian Hansen en ren kultur av öljäst, vilket blev en katalysator för industriell ölproduktion.

Historien om alkoholfritt öl började med Volstead-lagen 1919, som markerade början på förbudstiden i USA: tillverkning, transport och försäljning av alkoholhaltiga drycker med en styrka över 0,5% blev i praktiken förbjuden. Därför handlar det inte ens om "small ale" längre. Produktion av dessa nästan alkoholfrittöl på bas av malt bedrevs av alla bryggerier, men enligt lagen fick drycken kallas "korndryck", vilket folket genast kallade "gummikvinnan" eller "nära öl". För att gå från vanlig, förbjuden öl till den nya "nära ölen", krävdes det faktiskt endast ett extra steg i tillverkningsprocessen (och vi kommer att nämna det), vilket inte betydde mycket mer kostnad för den färdiga produkten och möjliggjorde en snabb återgång till produktionen av den traditionella drycken: "Jag tror att det kommer att bli en härlig tid för öl," sa den amerikanske presidenten Franklin Roosevelt när han undertecknade Cullen-Harrison-lagen den 22 mars 1933, som tillät att alkoholhalten i dryckerna höjdes till 4%. Lagen träffade i kraft den 7 april, och från och med då firas denna datum som National Beer Day i USA! Det sägs att redan den 6 april stod amerikanerna i kö i barerna, och när klockan slog midnatt så… Statistiken visar att det bara den 7 april konsumerades en och en halv miljon fat öl i USA. Har du druckit en öl den 7 april, %username%?


Förresten, om du är intresserad — i en av de kommande delarna kommer jag att berätta om en ännu strängare alkoholrestriktion — och det handlar inte ens om Sovjetunionen, utan Island.

För närvarande bryggs det öl så gott som överallt utom i Antarktis — även om det inte är helt säkert. Det finns dussintals kategorier och hundratals stilar — och om det är intressant kan du läsa om deras beskrivningar ). Ett typiskt exempel på användning:. Öl är långt ifrån så enkelt som man tror, och kostnaden för en flaska kan ibland överstiga kostnaden för en låda vin — och jag syftar inte på vin av sorten "Château de la Pakket".

Så, %username%, om du just nu öppnat en flaska öl medan du läser — ha respekt för drycken och fortsätt läsa.

Ingredienser

Innan vi går igenom vad öl består av, låt oss kort återkalla tillverkningsprocessen för denna dryck.

Öl – precis som mycket annat i denna värld – är en produkt av ofullständig förbränning. Faktum är att jästprocessen – det är genom den vi får njuta av detta nöje, precis som din förmåga att läsa dessa rader, %username%, är en produkt av ofullständig förbränning av socker. Men i fallet med öl förbränns sockret inte i din hjärna, utan av jästen i sin metabolismkedja.
Som med varje typ av förbränning består produkterna av koldioxid och vatten – men kommer du ihåg att jag sa "ofullständig"? Och det stämmer: vid ölproduktion får jästen inte överäta (även om det kanske inte är helt korrekt, men det fungerar för allmän förståelse) – och därför bildas förutom koldioxid även alkohol.

Eftersom födan inte är ren socker, utan en blandning av olika föreningar – så blir produkten inte bara koldioxid, vatten och alkohol – utan en hel bukett, vilket gör att dessa ölsorter existerar. Nu ska jag berätta om några av de grundläggande ingredienserna och samtidigt avfärda några myter om öl.

Vatten.

När jag tänker på att jag faktiskt är kemist, ska jag övergå till det tråkiga kemiska språket.

Öl är en vattnig lösning av extraktämnen från malt som inte har genomgått förändringar under jäsning och efterjäsning, etanol och smak- och aromämnen som är antingen sekundära metaboliter från jäst eller kommer från humle. De extraktämnen som ingår består av icke-jästa kolhydrater (α- och β-glukaner), fenoliska ämnen (antocyanogener, oligo- och polyfenoler), melanoidiner och karameller. Deras mängd i öl varierar beroende på den massfraktion av torra ämnen i den initiala vörten, vörtsammansättningen, de teknologiska jäsningssätten och stammarna av jästen, och ligger mellan 2,0 och 8,5 g/100 g öl. Dessa parametrar är också relaterade till alkoholhalten, vars massfraktion i öl kan variera mellan 0,05 och 8,6 %, samt nivåerna av smak- och aromämnen (höga alkoholer, estrar, aldehyder osv.), vars syntes beror på både vörtsammansättningen och i synnerhet på jäsningens förhållanden och jästens natur. Generellt sett överskrider koncentrationen av sekundära metabolitprodukter från jäst inte 200 mg/l för öl som använder bottenjäst, medan nivån för öl med toppjäst överstiger 300 mg/l. De bittra ämnena från humle utgör en ännu mindre del av ölet, vars mängd inte överstiger 45 mg/l.

Allt detta är väldigt tråkigt, siffrorna kan faktiskt variera åt både håll, men du förstod kärnan: allt detta är väldigt lite i förhållande till vatteninnehållet i ölen. Ungefär som du, %username%, består öl av cirka 95 % vatten. Det är inte förvånande att kvaliteten på vattnet påverkar ölen på ett direkt sätt. Förresten, detta är en av orsakerna till att samma typ av öl, tillverkad av olika bryggerier på olika platser, kan skilja sig i smak. Ett konkret och noga sagt det mest kända exemplet är Pilsner Urquell, som försöktes brygga i Kaluga, men det blev inget av det. Nu tillverkas ölet endast i Tjeckien på grund av det speciella mjuka vattnet.

Ingen bryggeri kommer att börja brygga öl utan att först kontrollera vattnet de ska arbeta med – vattenkvaliteten är avgörande för den slutliga produkten. De främsta aktörerna här är samma kationer och anjoner som du ser på flaskan av alla läskedrycker – men nivåerna kontrolleras inte i intervallet "50-5000" mg/l, utan betydligt mer exakt.

Låt oss titta på vad vattnets sammansättning påverkar.

Först och främst måste vattnet uppfylla hygieniska normer, vilket innebär att vi omedelbart utesluter tunga metaller och andra gifter – sådana föroreningar får inte finnas i vattnet överhuvudtaget. De viktigaste begränsningarna för vattnet som används direkt i öltillverkning (vid mäskning) rör sådana indikatorer som pH-värde, hårdhet och förhållandet mellan koncentrationerna av kalcium- och magnesiumjoner, vilket faktiskt inte regleras i dricksvatten. Vattnet för öltillverkning får också innehålla betydligt mindre järn-, kiseldioxid-, koppar-, nitrat-, klorid- och sulfatjoner. Förekomsten av nitriter, som är kraftiga gifter för jäst, får inte tolereras i vattnet. Det får finnas hälften så mycket mineraler (torrsubstans) och 2,5 gånger mindre COD (kemisk syreförbrukning – oxidering) i vattnet. En ytterligare parameter som bedömer vattnets lämplighet för öltillverkning är alkalinitet, som saknas i normerna för dricksvatten.

Dessutom ställs ytterligare krav på vattnet som används för att justera den massprocent av fasta ämnen och alkohol i högdensitetsbryggning. Detta vatten måste, för det första, vara mikrobiologiskt rent, och för det andra, deaererat (dvs. praktiskt taget inte innehålla löst syre i vattnet) samt innehålla ännu färre kalcium- och bikarbonatjoner jämfört med vattnet som rekommenderas för öltillverkning överhuvudtaget. Vad är högdensitetsbryggning?Om du inte visste det, handlar teknologin för högdensitet ölbryggning om att för att öka produktiviteten i bryggeriet, brygger man vört med en masshalt av fasta ämnen som är 4-6% högre än masshalten av fasta ämnen i det färdiga ölet. Därefter späds denna vört ut med vatten till önskad masshalt av fasta ämnen antingen före jäsning eller i det färdiga ölet (ja, ja, ölet späs ut — men det är bara på fabriken, och jag kommer att berätta mer om det senare). För att få ett öl som inte skiljer sig i smak från öl framställt med klassisk teknologi, rekommenderas det inte att höja extraktiviteten hos den initiala vörten mer än 15%.

Det är extremt viktigt att hålla rätt pH i vattnet — jag pratar nu inte om smaken av det färdiga ölet, utan om jäsningsprocessen av vörten (för övrigt, så har det visat sig — smaken påverkas just inte av detta — du kommer helt enkelt inte att märka den så subtila skillnaden). Det är så att pH påverkar aktiviteten hos de enzym som jäst använder för att äta. Det optimala värdet har ansetts vara 5,2–5,4, men ibland flyttas detta värde uppåt för att öka beskan. pH-nivån påverkar intensiteten av metaboliska processer i jästceller, vilket återspeglas i biomassaökning, celltillväxt och syntes av sekundära metaboliter. Så i en sur miljö bildas främst etanol, medan i en alkalisk — intensifieras syntesen av glycerin och ättiksyra. ättiksyra påverkar negativt jästcells reproduktion och måste därför neutraliseras genom att justera pH under jäsningen. För olika

Korrigering av pH är alltid en balans mellan karbonater och vätekarbonater i lösningen, dessa bestämmer just detta värde. Men även här är det inte så enkelt, eftersom det förutom anjoner också finns katjoner.

In ölbryggning delas mineraliska katjoner som ingår i vattnet upp i kemiskt aktiva och kemiskt inaktiva. Kemiskt aktiva katjoner inkluderar alla salter av kalcium och magnesium: så närvaron av kalcium och magnesium (och för övrigt natrium och kalium) i en miljö med högt innehåll av karbonater höjer pH-värdet, medan kalcium och magnesium (här är natrium och kalium uteslutna) i samverkan med sulfater och klorider sänker pH-värdet. Genom att leka med koncentrationerna av katjoner och anjoner kan man uppnå ett optimalt värde för mediets syrahalt. Bryggarna föredrar dock kalcium framför magnesium: för det första är det just med kalciumjonen som fenomenet flockulering av jäst är kopplat, och för det andra, vid avlägsnandet av tillfällig hårdhet genom kokning (detta är som i en vattenkokare) fälls kalciumkarbonat ut och kan avlägsnas, medan magnesiumkarbonat fälls ut långsamt och åter delvis löser sig vid nedkylning av vattnet.

Men i själva verket är kalcium och magnesium bara början. För att inte överbelasta artikeln sammanfattar jag kort vissa effekter av föroreningar av joner i vattnet på olika produktionsfaktorer och kvaliteten på ölet.

Påverkan på ölbryggningsprocessen

• Kalciumjoner - Stabiliserar alfa-amylas och ökar dess aktivitet, vilket leder till högre avkastning av extrakt. Ökar aktiviteten hos proteolytiska enzymer, vilket ökar innehållet av totalt och α-amino-nitrogen i vört.
• Bestämmer nivån av pH-sänkning av vörten vid mäskning, kokning av vörten med humle och jäsning. Bestämmer flockuleringen av jäst. Den optimala koncentrationen av joner är 45-55 mg/l vört.
• Magnesiumjoner - Ingår i enzymerna för glykolys, dvs. nödvändiga både för jäsning och för förökning av jäst.
• Kaliumjoner - Stimulerar jästförökning, ingår i fermenteringssystem och ribosomer.
• Järnjoner - Negativ påverkan på mäskningsprocesserna. Vid koncentrationer över 0,2 mg/l kan de orsaka degeneration av jäst.
• Manganjoner - Ingår som kofaktor i jästens enzymer. Innehållet bör inte överstiga 0,2 mg/l.
• Ammoniumjoner - Kan endast förekomma i avloppsvatten. Absolut oacceptabla.
• Kopparjoner - Vid koncentrationer över 10 mg/l är de toxiska för jäst. Kan utgöra en mutagen faktor för jäst.
• Zinkjoner – I koncentrationer av 0,1 – 0,2 mg/l stimulerar de tillväxten av jäst. Vid högre koncentrationer hämmar de aktiviteten av α-amylas.
• Klorider – Minskar flockuleringen av jäst. Vid koncentrationer över 500 mg/l saktar de ner jäsningsprocessen.
• Bikarbonater – Vid höga koncentrationer ökar de pH-värdet och därmed minskar aktiviteten hos amylolytiska och proteolytiska enzymer, vilket sänker utbytet av extrakt och bidrar till ökad färgning av vörten. Koncentrationen bör inte överstiga 20 mg/l.
• Nitrater – Vid koncentrationer över 10 mg/l påträffas de i avloppsvatten. I närvaro av bakterier av familjen Enterobacteriaceae bildas den toxiska nitritjonen.
• Silikater – Minskar jäsningsaktiviteten vid koncentrationer över 10 mg/l. Silikater kommer huvudsakligen från malt, men ibland, särskilt på våren, kan vatten orsaka en ökning i ölet.
• Fluorider – På upp till 10 mg/l har ingen påverkan.

Påverkan på ölets smak

• Kalciumjoner – Minskar extraktionen av taniner som ger ölet en grov beskhet och astringens. De minskar utnyttjandet av bitterämnen i humle.
• Magnesiumjoner – Ger en bitter eftersmak till ölet, vilket upplevs vid koncentrationer över 15 mg/l.
• Natriumjoner – Vid koncentrationer över 150 mg/l ger de en salt smak. Vid koncentrationer på 75…150 mg/l minskar de fylligheten av smaken.
• Sulfater – Ger ölet astringens och bitterhet och påverkar eftersmaken. Vid koncentrationer över 400 mg/l ges ölet en "torr smak" (hejsan, Guiness Draught!). De kan föregå bildandet av svavelaktiga smaker och dofter kopplade till aktiviteten hos infekterande mikroorganismer och jäst.
• Silikater – Påverkar smaken indirekt.
• Nitrater – Har negativ påverkan på jäsningsprocessen vid koncentrationer över 25 mg/l. Risk för bildande av toxiska nitrosaminer.
• Klorider – Ger ölet en mer subtil och söt smak (ja, men om natrium inte är närvarande). Vid koncentrationer av joner runt 300 mg/l ökar de fylligheten av smaken och ger en melonliknande smak och doft.
• Järnjoner – Vid en koncentration i ölet över 0,5 mg/l ökar det färgen på ölet, brun skum uppträder. Ger ölet en metallisk smak.
• Manganjoner – Har en liknande påverkan som järnjoner, men mycket starkare.
• Kopparjoner – Påverkar negativt smakens stabilitet. Minskar den svavelaktiga smaken i ölet.

Påverkan på kolloidalt stabilitet (grumlighet)

• Kalciumjoner – Fäller ut oxalater, vilket minskar risken för oxalatgrumlighet i ölet. Ökar koagulationen av proteiner vid kokning av vörten med humle. Minskar extraktionen av kiseldioxid, vilket är fördelaktigt för den kolloidala stabiliteten i ölet.
• Silikater – Minskar den kolloidala stabiliteten i ölet genom att bilda olösliga föreningar med kalcium- och magnesiumjoner.
• Järnjoner – Påskyndar oxidationsprocesser, vilket orsakar kolloidalt grumlighet.
• Kopparjoner – Påverkar negativt den kolloidala stabiliteten i ölet, fungerar som en katalysator för oxidationen av polyfenoler.
• Klorider – Förbättrar den kolloidala stabiliteten.

Hur är det? Olika ölstilar har faktiskt utvecklats i olika delar av världen, bland annat på grund av olika vatten. Bryggarna från en region lyckades producera ett smakfullt öl med framträdande maltkaraktär och arom, medan producenter från en annan region skapade en fantastisk dryck med påtaglig humleprofil – allt på grund av att det fanns olika vattenkvaliteter, vilket gjorde att vissa öler blev bättre än andra. Idag anses vattnets sammansättning för öl vara optimal i följande form:

Det är dock klart att det alltid finns avvikelser – och dessa avvikelser förklarar ofta varför "Baltika 3" från Sankt Petersburg inte är samma som "Baltika 3" från Zaporizjzja.

Det är logiskt att allt vatten som används för öltillverkning går igenom flera förberedelsefaser, inklusive analys, filtrering och, om det behövs, justering av sammansättningen. Ofta genomgår bryggeriet en vattenförberedelseprocess: på olika sätt erhållet vatten avchloreras, dess mineralsammansättning ändras och hårdhet och alkalinitet justeras. Man kan bortse från allt detta, men då – och endast om man har tur med vattnets nominella sammansättning – kan bryggeriet bara brygga ett par sorter. Därför sker kontroll och förberedelse av vatten ALLTID.

Moderna teknologier, när det finns tillräckligt med resurser, gör det möjligt att få vatten med praktiskt taget alla önskade egenskaper. Grunden kan vara antingen kommunalt dricksvatten eller vatten som direkt tas från en artesisk källa. Det finns även exotiska exempel: en svensk bryggeri har till exempel bryggt öl av renat avloppsvatten, och chilenska hantverkare gör öl med vatten som samlas in från dimma i öknen. Men det är klart att den kostsamma vattenbehandlingsprocessen vid serietillverkning påverkar slutpriset — och kanske just därför tillverkas den redan nämnda Pilsner Urquell inte längre någon annanstans än i hemlandet Tjeckien.

Jag tror att första delen är tillräcklig. Om min berättelse visar sig vara intressant, så kommer vi i nästa del att diskutera ytterligare två obligatoriska ingredienser i öl, och kanske en valfri, vi kommer att ta upp varför öl luktar olika, om det finns "ljus" och "mörk" öl, samt beröra de konstiga bokstäverna OG, FG, IBU, ABV, EBC. Kanske blir det något mer, eller kanske kommer något att utelämnas, men dyka upp i tredje delen, där jag planerar att kort gå igenom teknologin och sedan reda ut myter och missuppfattningar angående öl, inklusive att det "späds ut" och "förstärks", samt diskutera om man kan dricka utgånget öl.

Det kanske blir en fjärde del… Ditt val, %username%!

Källa: habr.com