Vse o temperaturnih prelomih v pivovarstvu: kislinski in beljakovinski prelomi ter encimi

Danes veliko domačih pivovarjev uporablja tehniko step mash. Postopno drozganje omogoča nadzor nad postopkom priprave pivine, omogoča dosledno zvišanje temperature drozge, pridobivanje suhega ali sladkega piva, nadzorovanje, kakšno pivo dobite na koncu, prazno ali žametno, kislo oz. sladko. Število različnih temperaturnih premorov vam omogoča zelo natančno nastavitev okusa prihodnjega izdelka, zaradi česar je postopek izdelave domačega piva ponovljiv in predvidljiv. Poznavanje kemije, organske in biokemije omogoča pivovarjem, da ustvarijo pravilen urnik dviga temperature, načrtujejo temperaturne premore.

Malo teorije slada

Ključni postopek pri pivovarstvu je priprava slada. Drozganje sladu in uporaba temperaturnih prekinitev pri varjenju je le poseben primer slada, ena od njegovih faz.

Glavna naloga, ki jo je treba doseči s sladom, je zagon rasti ječmena. Ko ječmen začne rasti, ga posušijo, da ustavijo rast kalčkov. Prav ta faza slada je najpomembnejša in najbolj odgovorna, saj je odgovorna za nastanek in ustvarjanje encimov, ki so glavni.

Poleg tega je prav ta stopnja začetek razgradnje glukanov v celičnih membranah, pa tudi začetek razgradnje beljakovin. To vam omogoča, da izdelek nasičite z aminokislinami, potrebnimi za začetek varjenja, ki so glavni vzrok za rast kvasovk. Poleg tega je ta stopnja odgovorna za odsotnost meglice v končnem pivu, pa tudi za povečanje biološke stabilnosti končne pijače.

Stopnja razgradnje glukanov in beljakovin ni nič drugega kot modifikacija. Danes je večina slada, ki se prodaja in je na voljo, modificiranega. To pomeni, da se glukani in beljakovine lahko razgradijo do te mere, da morate samo zagnati proces pretvorbe škroba v sladkor in vam ni treba dodatno spreminjati. Po drugi strani pa nemodificirani slad (ali rahlo modificiran slad) omogoča natančnejši nadzor nad postopkom varjenja pivine in končnega piva.

Splošno pravilo je, da imajo modificirana zrna mehko lupino, medtem ko so nesladna zrna precej trda. Pridelovalci slada pogosto prodajajo ječmen s sladom in neslad. Če imate slad neznane kakovosti, potem morate v tem primeru uporabiti metodo postopnega drozganja ali, kot se imenuje tudi metoda decokcije.

Encimi in njihovo optimalno temperaturno območje

Encimi so posebne beljakovine, ki so katalizatorji in pospeševalci fermentacijskih procesov. Encimi in druge beljakovine so dolge molekule aminokislin, ki imajo lahko do 87.000 enot. Nekatere molekule aminokislin so zvite, nekatere so v obliki plošč. Praviloma so vsi proteini z molekularnega vidika precej šibki in se hitro uničijo, svojo obliko pa ohranjajo izključno zaradi van der Waalsovih sil. Takšne molekularne sile so zelo šibke in se lahko preprosto zlomijo zaradi spremembe kislosti okolja ali zaradi povišanja temperature. Encim, ki pospeši razgradnjo škroba, se preprosto veže na določen element škroba in pospeši proces njegove razdelitve na dve molekuli sladkorja.

Sam proces cepitve je hidroliza, vendar bi brez vode hidroliza (to je uničenje) proteina trajala zelo dolgo.Encim amilaza se veže na dve molekuli hkrati, ki bosta postali sladkor, in pospeši reakcijo med OH-bazo vode in H-molekulo vode. Posledično se molekula škroba razgradi in tvorita dve molekuli sladkorja, encim pa se sprosti in gre »iskat« drugo molekulo škroba.

Če je sam encim poškodovan, potem ne more razbiti molekul škroba in je popolnoma deaktiviran. Ob tem pravijo, da je encim denaturiral, torej propadel. OH lahko propade zaradi previsoke temperature ali zaradi previsoke ali nizke kislosti medija. Denaturacija je nepovraten proces in pokvarjeni encim se ne more več vrniti v svoje stanje. Vsak encim ima svojo optimalno delovno temperaturo in velika večina pivovarskih knjig vsebuje informacije o "temperaturnih režimih" različnih encimov.

Povprečnemu pivovarju ni treba poznati podrobnih mehanizmov delovanja. Razumeti morate le, da so encimi neke vrste mehanizmi, ki delujejo sami, ne da bi se porabljali, ampak le v strogih temperaturnih mejah (temperaturni premori).Hkrati je delo encimov med seboj nepovezano in vsak od encimov deluje neodvisno. Vsak encim deluje pri kateri koli temperaturi, ki ne presega temperature uničenja. Naloga pivovarja je dvigniti temperaturo tako visoko, da encimi delujejo čim bolj učinkovito in hitro, vendar ne tako visoko, da encimi enostavno razpadejo. Hkrati je treba razumeti, da je sistem precej inerten in da se encimi uničijo s svetlobno hitrostjo. Torej, alfa-amilaza se uniči pri temperaturi 65 stopinj Celzija, vendar bo trajalo približno eno uro, da popolnoma uniči vse molekule.

Hitrost fermentacije je torej odvisna od koncentracije encimov, od njegove gostote v moštu, od temperature in kislosti (tj. pH) mošta. Za nadzor postopka drozganja lahko delujete s katerim koli od teh štirih faktorjev, poleg tega pa lahko delate z vsakim faktorjem posebej in skupaj z več faktorji.

Acid Brewing Break

Kislinski ostanek uporabimo takoj po namakanju. Hkrati je mogoče izvesti s skoraj vsako metodo drozganja sladu. Med kislinsko pavzo pH pivine pade na želene vrednosti in popolnoma se uničijo glukani, ki lahko ustavijo pivino v pasto. Praviloma se med tem temperaturnim premorom temperatura giblje od 35 do 45 stopinj. Hkrati encim fitaza popolnoma uniči molekulo fitina, zaradi česar se sprosti fitinska kislina, ki poveča kislost medija (torej zniža pH pivine).

Velja si zapomniti, da je encim fitaza zelo občutljiv na previsoke temperature, zato se velika večina molekul preprosto uniči pri segrevanju med pripravo slada. Fitaza je prisotna le v sladu, ki je bil minimalno pražen. Deluje zelo aktivno le, ko slad ni pražen in je voda, ki se uporablja za slad, dovolj mehka.Acid break traja približno eno uro in, če smo iskreni, ga mnogi pivovarji preprosto preskočijo in ignorirajo, kar takoj dodatno dvigne temperaturo. Dejansko pri dovolj močnem sušenju slada preprosto nima smisla vzdrževati kislinske pavze, saj se vsa fitaza preprosto uniči.

Drug proces, ki je značilen za to kislinsko pavzo, je razgradnja glukanov, kompleksnih ogljikovih hidratov, ki jih najdemo v žitih skupaj s škrobom. Največ glukanov je v rži, pšenici in ovsu ter v rahlo modificiranem sladu. Prav beta-glukani so odgovorni, da bo pivo motno. Če želite dobiti kristalno čisto pivo, potem morate poleg obvezne filtracije vzdržati kislinsko pavzo pri varjenju.

Ostanek beljakovin v pivovarstvu

Proteinska pavza je pavza pri temperaturi približno 45-59 stopinj. Za temperaturni premor beljakovin je značilno delo dveh encimov hkrati - to je delo proteinaze in peptidaze. Ti encimi spadajo v razred hidrolaz, ki neposredno cepijo aminokisline v beljakovinah.Kot rezultat dela proteinaza razdeli dolge aminokisline na številne srednje dolge aminokisline in prav tako odcepi končne aminokisline od beljakovinskih molekul.

Dolge molekule aminokislin niso potrebne za ustvarjanje piva, ker veliko število dolgih in nerazcepljenih proteinov povzroči motnost v pivu. Da, in samo pivo bo zelo nestabilno. Hkrati pa srednje dolge aminokisline omogočajo, da pivska pena doseže stabilnost in obstojnost. Peptidaza deluje optimalno pri 45-53 stopinjah, proteinaza pa pri 55-58 stopinjah. Ohranjanje premora 15-20 minut pri 55-58 stopinjah vam omogoča, da znatno zmanjšate meglico v pivu, pri tem pa ne vplivate na penjenje pijače in na njen okus. Ni vredno zadrževati beljakovinskega odmora pri temperaturi 45-52 stopinj, saj bodo v tem primeru velike težave pri penjenju prihodnjega piva. Tudi temperaturna pavza 55-58 stopinj je primerna, ker zmanjša viskoznost bodočega piva.

Proteinski počitek je zelo učinkovit, če je pivina gosta, kjer je le približno dva litra vode na kilogram sladu.Po beljakovinskem premoru lahko slad nekoliko razredčimo s čisto vodo, da postane bolj tekoč. V tem primeru je bolje, da v slad vlijete vročo vodo, hkrati pa zvišate temperaturo pivine.

Omeniti velja, da je zdaj opazovano delovanje beta-glukanaze iz kislinske pavze, vendar je hitrost tega encima prenizka.

Izrazitost te pavze je tudi dejstvo, da je od nje odvisna količina končane pivine. Poleg tega prekomerno mešanje in čas staranja neposredno vplivata na končni okus pijače, ekstrakt kaše.

Saharifikacija

O postopku saharifikacije smo že podrobno pisali v ustreznem članku.

Omeniti velja, da je to edina temperaturna pavza, brez katere med kuhanjem ne morete. Če se uporablja popolnoma modificiran slad, potem pivovarju pogosto ostane le ta premor. Glavna točka stopnje saharifikacije je pretvorba škroba v sladkor.To poteka z uporabo dveh encimov, imenovanih diastatični.

Prvi encim je beta-amilaza, ki odgrizne konce molekule škroba in tvori m altozo. Ta encim deluje na začetku temperaturnega območja te pavze. Drugi encim, alfa-amilaza, deluje v območju 68-72 stopinj, njegova glavna naloga pa je razbiti molekulo škroba na naključnih mestih. Encim je zelo dolg, zajeten, zaradi česar nastanejo nefermentabilni dekstrinski sladkorji. Prav zaradi njih je pivo sladko. Kratek 20 minutni premor v gosti drozgi naredi pivo sladko in gosto. Prav na tej stopnji dajejo glavni poudarek pivovarji, ki delajo pivo iz sladov z nizko diastatsko aktivnostjo, kot je bledo.

Premor med saharifikacijo traja približno dve uri, ker encimi potrebujejo čas, da razgradijo vse molekule škroba, te molekule pa so precej dolge.Hkrati ne smete narediti dolgega premora na začetku niza, saj bo pivo zaradi tega zelo suho in bo vsebovalo zelo malo sladkorja. Encimi, ki delujejo pri temperaturi 66-67 stopinj, tvorijo zmerno fermentabilno pivino, ki je najbolj priljubljena pri domačih pivovarjih. Če delate okoli 68-70 stopinj, boste proizvedli sladko pivo polnega okusa, ne da bi bilo premočno.

Premor v saharifikaciji se izvaja pri temperaturi 61-71 stopinj ali, če je potrebno ožje območje, pri 66-70 stopinj. Dovoljeni so majhni skoki temperature tako v eno kot v drugo smer, ki ne vplivajo na okus pijače.

Boljša ko je stopnja saharifikacije, več sladkorja bo v končni pivini in zato bo proces fermentacije boljši. Kakovost lahko preverite z jodnim testom - vzemite kapljico pivine, jo kapnite na belo ploščo in nato dodajte malo alkoholne raztopine joda, ki je verjetno v vsakem domu. Če jod postane moder, je treba nadaljevati saharizacijo, v pivini pa je še vedno veliko škroba.Če se barva ni spremenila in ostane rjava, se je ves škrob spremenil v sladkor.

Mash out

Izbirni temperaturni premor pet minut pri 76-77 stopinjah. Ta premor vam omogoča, da dosežete želeno polnost okusa piva. Filtrirano pivo se ne sme ohladiti pod to temperaturo. Premor drozge vam omogoča zmanjšanje viskoznosti pivine, zaradi česar je pivina tanjša. S povsem tehničnega vidika je ta premor primeren, saj poveča tekočnost pivine in s tem znatno pospeši kasnejši postopek filtracije.