Všetko o teplotných zlomoch v pivovarníctve: kyslé a bielkovinové zlomy a enzýmy

V súčasnosti veľa domácich pivovarníkov používa techniku ​​step mash. Rmutovanie krok za krokom umožňuje kontrolovať proces prípravy mladiny, umožňuje dôsledne zvyšovať teplotu rmutu, získavať suché alebo sladké pivo, kontrolovať, aké pivo nakoniec dostanete, prázdne alebo zamatové, kyslé resp. sladké. Množstvo rôznych teplotných prestávok umožňuje veľmi jemne doladiť chuť budúceho produktu, vďaka čomu je proces výroby domáceho piva opakovateľný a predvídateľný. Znalosť chémie, organických látok a biochémie umožňuje pivovarníkom vytvoriť správny harmonogram zvyšovania teploty, plánovať teplotné pauzy.

Trošku sladovníckej teórie

Kľúčovým procesom pri výrobe piva je výroba sladu. Rmutovanie sladu a používanie teplotných prestávok pri varení piva je len špeciálny prípad sladovania, jedna z jeho fáz.

Hlavnou úlohou, ktorú treba dosiahnuť pri sladovaní, je naštartovať rast jačmeňa. Keď jačmeň začne rásť, suší sa, aby sa zastavil rast klíčkov. Práve táto etapa sladovania je najdôležitejšia a najzodpovednejšia, pretože je zodpovedná za zakladanie a tvorbu enzýmov, ktoré sú hlavné.

Práve toto štádium je navyše začiatkom rozkladu glukánov v bunkových membránach, ako aj začiatkom rozkladu bielkovín. To vám umožní nasýtiť produkt aminokyselinami potrebnými na začatie varenia, ktoré sú hlavnou príčinou rastu kvasiniek. Okrem toho je táto fáza zodpovedná za absenciu zákalu v hotovom pive, ako aj za zvýšenie biologickej stability hotového nápoja.

Stupeň rozkladu glukánov a bielkovín nie je nič iné ako modifikácia. Dnes je väčšina predávaného a dostupného sladu upravená. To znamená, že glukány a bielkoviny sa dokážu rozložiť do takej miery, že stačí spustiť proces premeny škrobu na cukor a nie je potrebné ho dodatočne upravovať. Na druhej strane, nemodifikovaný slad (alebo jemne upravený slad) umožňuje presnejšiu kontrolu nad procesom varenia mladiny aj hotového piva.

Všeobecným pravidlom je, že modifikované zrná majú mäkkú škrupinu, zatiaľ čo nesladové zrná sú dosť tvrdé. Pestovatelia sladu často predávajú sladový aj nesladový jačmeň. Ak máte slad neznámej kvality, potom v tomto prípade musíte použiť metódu postupného rmutovania, alebo, ako sa tomu tiež hovorí, metódu odvaru.

Enzýmy a ich optimálny teplotný rozsah

Enzýmy sú špeciálne bielkoviny, ktoré sú katalyzátormi a urýchľovačmi fermentačných procesov. Enzýmy a iné proteíny sú dlhé molekuly aminokyselín, ktoré môžu mať až 87 000 jednotiek. Niektoré z molekúl aminokyselín sú stočené, niektoré sú vo forme listu. Všetky proteíny sú spravidla z molekulárneho hľadiska dosť slabé a rýchlo sa ničia, svoj tvar si držia len vďaka van der Waalsovým silám. Takéto molekulárne sily sú veľmi slabé a môžu sa jednoducho zlomiť zmenou kyslosti prostredia alebo zvýšením teploty. Enzým na urýchlenie rozkladu škrobu sa jednoducho naviaže na špecifický prvok škrobu a urýchli proces jeho štiepenia na dve molekuly cukru.

Samotný proces štiepenia je hydrolýza, avšak bez vody by hydrolýza (teda deštrukcia) proteínu trvala veľmi dlho.Enzým amyláza sa naviaže na dve molekuly naraz, z ktorých sa stane cukor, a urýchli reakciu medzi OH-bázou vody a H-molekulou vody. V dôsledku toho sa molekula škrobu rozpadne, vytvoria sa dve molekuly cukru a enzým sa uvoľní a ide „hľadať“ ďalšiu molekulu škrobu.

Ak sa poškodí samotný enzým, potom nedokáže rozbiť molekuly škrobu a je úplne deaktivovaný. Zároveň hovoria, že enzým denaturoval, teda skolaboval. OH sa môže zrútiť z nadmernej teploty alebo z príliš vysokej alebo nízkej kyslosti média. Denaturácia je nevratný proces a pokazený enzým sa už nemôže vrátiť do svojho stavu. Každý enzým má svoju optimálnu pracovnú teplotu a prevažná väčšina kníh o pivovarníctve má informácie o „teplotných režimoch“ rôznych enzýmov.

Priemerný pivovarník nepotrebuje poznať detailný mechanizmus fungovania. Musíte len pochopiť, že enzýmy sú akýmsi mechanizmom, ktorý funguje sám o sebe, bez toho, aby sa spotreboval, ale iba v rámci prísnych teplotných limitov (teplotné pauzy).Zároveň práca enzýmov navzájom nesúvisí a každý z enzýmov funguje nezávisle. Každý enzým pracuje pri akejkoľvek teplote nepresahujúcej teplotu deštrukcie. Úlohou sládka je zvýšiť teplotu tak vysoko, aby enzýmy pracovali čo najefektívnejšie a najrýchlejšie, no nie tak vysoko, aby sa enzýmy jednoducho rozpadli. Zároveň je potrebné pochopiť, že systém je celkom inertný a enzýmy sa ničia rýchlosťou blesku. Alfa-amyláza je teda zničená pri teplote 65 stupňov Celzia, avšak úplné zničenie všetkých molekúl bude trvať asi hodinu.

Rýchlosť kvasenia teda závisí od koncentrácie enzýmov, od jeho hustoty v mušte, od teploty a kyslosti (t.j. pH) muštu. Na riadenie procesu rmutovania môžete pracovať s ktorýmkoľvek z týchto štyroch faktorov, navyše môžete pracovať s každým faktorom samostatne a spoločne s viacerými faktormi.

Acid Brewing Break

Kyslý zvyšok sa používa ihneď po namočení. Súčasne je možné vykonávať takmer akýmkoľvek spôsobom rmutovania sladu. Počas kyslej pauzy klesne pH mladiny na požadované hodnoty a úplne sa zničia glukány, ktoré dokážu sladinu zastaviť na pastu. Spravidla sa počas tejto teplotnej pauzy teplota pohybuje od 35 do 45 stupňov. Enzým fytáza zároveň úplne ničí molekulu fytínu, v dôsledku čoho sa uvoľňuje kyselina fytová, ktorá zvyšuje kyslosť média (teda znižuje pH mladiny).

Je potrebné pripomenúť, že enzým fytáza je veľmi citlivý na nadmernú teplotu, takže veľká väčšina molekúl sa jednoducho zničí pri zahrievaní počas sladovania. Fytáza je prítomná len v sladoch, ktoré prešli minimálnym pražením. Veľmi aktívne funguje len vtedy, keď slad nie je pražený a voda používaná na sladovanie je dostatočne mäkká.Prestávka s kyselinou trvá asi jednu hodinu a úprimne povedané, mnohí pivovarníci ju jednoducho vynechajú a ignorujú, čím okamžite zvýšia teplotu. Pri dostatočne silnom sušení sladu jednoducho nemá zmysel udržiavať kyslú pauzu, pretože všetka fytáza je jednoducho zničená.

Ďalším procesom, ktorý je charakteristický pre túto kyslú pauzu, je rozklad glukánov, komplexných sacharidov, ktoré sa nachádzajú v obilninách spolu so škrobom. Najviac glukánov je v raži, pšenici a ovse, ako aj v mierne upravených sladoch. Práve betaglukány sú zodpovedné za to, že pivo bude zakalené. Ak chcete získať krištáľovo čisté pivo, potom by ste si okrem povinnej filtrácie mali vytrpieť kyslú pauzu vo varení.

Proteínový odpočinok pri varení

Proteínová pauza je pauza pri teplote cca 45-59 stupňov. Proteínová teplotná pauza je charakterizovaná prácou dvoch enzýmov naraz - to je práca proteinázy a peptidázy. Tieto enzýmy patria do triedy hydroláz, ktoré priamo štiepia aminokyseliny v proteínoch.Výsledkom práce je, že proteináza štiepi dlhé aminokyseliny na mnoho stredne dlhých aminokyselín a tiež oddeľuje koncové aminokyseliny z molekúl proteínu.

Na výrobu piva nie sú potrebné dlhé molekuly aminokyselín, pretože veľké množstvo dlhých a nerozštiepených bielkovín vedie k zákalu v pive. Áno, a samotné pivo bude veľmi nestabilné. Aminokyseliny strednej dĺžky zároveň umožňujú pivnej pene dosiahnuť stabilitu a trvanlivosť. Peptidáza funguje optimálne pri 45-53 stupňoch a proteináza - pri 55-58 stupňoch. Dodržanie pauzy 15-20 minút pri 55-58 stupňoch umožňuje výrazne znížiť zákal v pive, pričom nemá žiadny vplyv na penenie nápoja a na jeho chuť. Nestojí za to držať proteínovú prestávku pri teplote 45 - 52 stupňov, pretože v tomto prípade budú veľké problémy s penením budúceho piva. Teplotná pauza 55-58 stupňov je tiež vhodná, pretože znižuje viskozitu budúceho piva.

Proteínový zvyšok je veľmi účinný, ak je mladina hustá, kde na kilogram sladu pripadajú len asi dva litre vody.Po proteínovej pauze je možné slad mierne zriediť čistou vodou, aby bol tekutejší. V tomto prípade je lepšie naliať do sladu horúcu vodu a súčasne zvýšiť teplotu mladiny.

Za zmienku stojí, že práca beta-glukanázy z kyslej pauzy je teraz pozorovaná, avšak rýchlosť tohto enzýmu je príliš nízka.

Výrazným znakom tejto pauzy je aj to, že od nej závisí množstvo hotovej mladiny. Navyše, nadmerné miešanie a doba zrenia priamo ovplyvňuje hotovú chuť nápoja, extrakt zo zápary.

Scukornatenie

O procese sacharifikácie sme už podrobne písali v príslušnom článku.

Za zmienku stojí, že toto je jediná teplotná pauza, bez ktorej sa počas lúhovania nezaobídete. Ak sa použije plne upravený slad, potom často zostáva len táto pauza pre sládka. Hlavným bodom sacharifikačnej fázy je premena škrobu na cukor.To sa deje pomocou dvoch enzýmov nazývaných diastatické.

Prvým enzýmom je beta-amyláza, ktorá odhryzáva konce molekuly škrobu a vytvára m altózu. Tento enzým funguje na začiatku teplotného rozsahu tejto pauzy. Druhý enzým, alfa-amyláza, pôsobí v rozsahu 68-72 stupňov a jeho hlavnou úlohou je rozbiť molekulu škrobu na náhodných miestach. Enzým je veľmi dlhý, objemný, výsledkom čoho je tvorba nefermentovateľných dextrínových cukrov. Práve tie robia pivo sladkým. Krátka pauza 20 minút v hustej kaši robí pivo sladkým a hutným. Práve na túto fázu kladú hlavný dôraz pivovarníci, ktorí vyrábajú pivo zo sladov s nízkou diastatickou aktivitou, ako je bledý.

Sacharizačná pauza trvá asi dve hodiny, pretože enzýmom trvá nejaký čas, kým rozložia všetky molekuly škrobu a tieto molekuly sú dosť dlhé.Zároveň by ste na začiatku rozsahu nemali robiť dlhú pauzu, pretože pivo bude veľmi suché a bude obsahovať veľmi málo cukru. Enzýmy, ktoré pracujú pri teplote 66-67 stupňov, tvoria stredne skvasiteľnú mladinu, ktorá je u domácich pivovarníkov najobľúbenejšia. Práca okolo 68-70 stupňov vytvorí plné, sladké pivo bez toho, aby to bolo prehnané.

Sacharizačná pauza sa vykonáva pri teplote 61-71 stupňov, alebo ak je potrebný užší rozsah, pri teplote 66-70 stupňov. Malé návaly teploty v jednom aj v druhom smere sú povolené, neovplyvňujú chuť nápoja.

Čím lepšie je štádium scukornatenia, tým viac cukru bude v hotovej mladine, a preto bude proces fermentácie lepší. Kvalitu si overíte jódovým testom – kvapnite kvapku mladiny na biely tanierik a potom pridajte trochu liehového roztoku jódu, ktorý je snáď v každej domácnosti. Ak sa jód zmení na modrý, potom je potrebné pokračovať v sacharizácii a v mladine je stále veľa škrobu.Ak sa farba nezmenila a zostala hnedá, potom sa všetok škrob zmenil na cukor.

Mash out

Voliteľná teplotná prestávka päť minút pri 76-77 stupňoch. Táto pauza umožňuje dosiahnuť požadovanú plnosť chuti piva. Filtrované pivo by nemalo vychladnúť pod túto teplotu. Pauza pri vytláčaní umožňuje znížiť viskozitu sladiny, čím sa sladina stáva redšou. Z čisto technického hľadiska je táto pauza výhodná v tom, že zvyšuje tekutosť mladiny a tým výrazne urýchľuje následný proces filtrácie.