Все про температурні паузи при пивоварінні: кислотна та білкова пауза та ферменти

Сегодня багато домашніх пивоварів використовують техніку покрокового затирання солоду. Покрокове затирання дозволяє контролювати процес підготовки сусла, дозволяє послідовно підвищувати температуру затора, отримувати сухе чи солодке пиво, контролювати те, яке саме пиво у вас вийде на виході, порожнє чи бархатисте, кисле або солодке. Кількість різних температурних пауз дозволяє дуже тонко налаштовувати смак майбутнього продукту, робити процес приготування домашнього пива повторюваним і прогнозованим. Знання хімії, органіки та біохімії дозволяє пивоварам складати правильний розклад підвищення температури, планувати температурні паузи.

Трохи теорії складання

Ключовим процесом у пивоварінні є додавання. Затирання солоду та використання температурних пауз у пивоварінні – це лише окремий випадок складання, один з його етапів.

Основне завдання, яке необхідно досягти при складанні – це старт зростання ячменю. Після того, як ячмінь почав рости, його підсушують, щоб зупинити зростання паростків. Саме цей етап складання є найбільш важливим і найбільш відповідальним, адже він відповідає за основу та створення ферментів, які є основними.

Крім того, саме цей етап є початком розщеплення глюкани в клітинних оболонках, а також початком розщеплення білків. Це дозволяє наситити продукт необхідними для початку пивоваріння амінокислотами, які є основною причиною зростання дріжджів. Крім того, саме цей етап відповідає за відсутність каламуті у готовому пиві, а також збільшення біологічної стійкості готового напою.

Ступінь розщеплення глюканів і білків – не що інше, як модифікація. Сьогодні ж більшість продається і доступного солоду є модифікованою. Тобто глюкани і білки здатні розщепитися настільки, що необхідно просто почати процес конвертації крохмалю в цукор, і додатково займатися модифікуванням не потрібно. З іншого боку, не модифікований солод (або слабо модифікований солод) дозволяє точніше контролювати процес приготування як сусла, так і готового пива.

Як правило, модифіковане зерно має м'яку оболонку, в той же час як непокладене зерно досить тверде. Виробники солоду часто продають як складений, і не складений ячмінь. Якщо у вас солод невідомої якості, то в цьому випадку необхідно використовувати покроковий метод затирання, або, як його ще називають, відварювальний метод.

Ферменти та оптимальний температурний діапазон їх роботи

Ферменти являють собою спеціальні білки, які є каталізаторами та прискорювачами процесів бродіння. Ферменти та інші білки є довгими молекулами амінокислот, які можуть налічувати до 87 тисяч ланок. Частина молекул амінокислот згорнута в спіраль, частина є листом. Як правило, всі білки досить слабкі з молекулярної точки зору і швидко руйнуються, вони тримають свою форму виключно завдяки силам Ван-Дер-Ваальса. Такі молекулярні сили дуже слабкі, і можуть просто порватися від зміни кислотності середовища чи підвищення температури. Фермент для прискорення розщеплення крохмалю просто прикріплюється до певного елементу крохмалю і прискорює процес його розщеплення на дві молекули цукру.

Сам же процес розщеплення є гідролізом, проте, без води гідроліз (тобто руйнування) білка йшов би дуже довго.Фермент амілаза прикріплюється відразу до двох молекул, які стануть цукром, і прискорює реакцію між ОН-основою води та Н-молекулою води. В результаті молекула крохмалю розривається, утворюючи дві молекули цукру, а фермент звільняється і йде «шукати» іншу молекулу крохмалю.

Якщо пошкоджений сам фермент, він може працювати для розриву молекул крохмалю, і повністю деактивируется. При цьому кажуть, що фермент денатурував, тобто зруйнувався. ВІН здатний зруйнуватися від зайвої температури або занадто високої або низької кислотності середовища. Денатурація – незворотний процес, і зіпсований фермент неспроможна повернутися до свого стану знову. Кожен фермент має свою оптимальну температуру роботи, і переважна більшість книг з пивоваріння мають інформацію про «температурні режими роботи» різних ферментів.

Рядовому пивовару не потрібно знати докладний механізм роботи. Варто просто розуміти, що ферменти – це свого роду механізми, які працюють власними силами, не витрачаючись, але лише у строгих рамках температури (температурних паузах).У цьому робота ферментів незв'язана між собою, і кожен із ферментів працює незалежно. Кожен фермент працює за будь-якої температури, що не перевищує температуру руйнування. Завдання пивовару полягає в тому, щоб підняти температуру так високо, щоб ферменти працювали максимально ефективно і швидко, але не так високо, щоб ферменти просто зруйнувалися. При цьому потрібно розуміти, що система досить інертна, і ферменти руйнуються не блискавично. Так, Альфа-амілаза руйнується при температурі 65 градусів за Цельсієм, однак, потрібно близько години, щоб повністю зруйнувати всі молекули.

Таким чином, швидкість ферментації залежить від концентрації ферментів, від його щільності в суслі, від температури та кислотності (тобто pH) сусла. Для управління процесом затирання можна оперувати будь-яким із цих чотирьох факторів, при цьому можна працювати як окремо з кожним фактором, так і разом з декількома факторами.

Кислотна пауза при пивоваренні

Кислотна пауза використовується відразу після замочування. При цьому вона можлива для проведення практично за будь-якого способу затирання солоду. При кислотній паузі pH сусла знижується про потрібні значення, а також повністю руйнуються глюкани, які здатні припинити сусла в клейстер. Зазвичай, під час цієї температурної паузи рамки температури перебувають у межах від 35 до 45 градусів. При цьому фермент фітазу повністю руйнує молекулу фітину, внаслідок чого звільняється фітинова кислота, яка підвищує кислотність середовища (тобто знижує pH сусла).

Варто пам'ятати, що фермент фітаза дуже чутлива до зайвої температури, тому переважна більшість молекул просто руйнується при нагріванні під час складання. Фітаза присутня лише у тих видах солоду, які проходили мінімальну обсмажування. Вона дуже активно працює лише тоді, коли солод не смажився, а вода при складанні була використана досить м'якою.Кислотна пауза триває близько однієї години, і, якщо чесно, багато броварів її просто пропускають і ігнорують, відразу підвищуючи температуру далі. Дійсно, при досить сильному сушінні солоду витримувати кислотну паузу просто немає сенсу, тому що вся фітаза просто зруйнована. Ще один процес, який характерний для цієї кислотної паузи - це розщеплення глюканів, складних вуглеводів, які містяться в зернах разом з крохмалем. Найбільше глюканів у житі, пшениці та вівсі, а також у слабомодифікованих солодах. Саме бета-глюкани відповідають за те, що пиво буде каламутним. Якщо ви хочете отримати кристально чисте пиво, то, крім обов'язкової фільтрації, варто витримати кислотну паузу в пивоварінні.

Білкова пауза в пивоварінні

Білкова пауза – це пауза на температурі близько 45-59 градусів. Білкова температурна пауза характерна працює відразу двох ферментів - це робота протеїнази та пептидазу. Ці ферменти відносяться до класу гідролаз, які розщеплюють безпосередньо амінокислоти в білках.В результаті роботи протеїназу розщеплює довгі амінокислоти на безліч амінокислот середньої довжини, а також відщеплює кінцеві амінокислоти від молекул білків.

Для створення пива довгі молекули амінокислот не потрібні, адже велика кількість довгих і нерозщеплених білків призводить до каламутності у пиві. Та й саме пиво буде дуже нестабільним. У той самий час амінокислоти середньої довжини дозволяє досягти пивної піні стабільності, стійкості. Пептидаза оптимально працює при 45-53 градусах, протеїназа – при 55-58 градусах. Витримування паузи в 15-20 хвилин в 55-58 градусів дозволяє істотно знизити помутніння в пиві, при цьому не впливаючи на піноутворення напою і на його смак. Проводити білкову паузу при температурі 45-52 градуси не варто, тому що в цьому випадку будуть великі проблеми з піноутворенням майбутнього пива. Температурна пауза в 55-58 градусів зручна ще тим, що вона знижує в'язкість майбутнього пива.

Білкова пауза дуже ефективна в тому випадку, якщо сусло густе, де води всього близько двох літрів на кілограм солоду.Після проведення білкової паузи солод можна трохи розбавити чистою водою, зробити його рідкішим. При цьому краще заливати солод гарячою водою, одночасно підвищуючи температуру сусла.

Варто відзначити, що робота бета-глюканази з кислотної паузи спостерігається і зараз, проте швидкість роботи цього ферменту занадто низька.

Відмінною особливістю цієї паузи є ще й те, що від неї залежить кількість готового сусла. Крім того, зайве помішування та час витримування прямо впливає на готовий аромат напою, на екстрактивність затора.

Оцукровування

Детально про процес оцукрювання ми вже писали у відповідній статті.

Варто зазначити, що це єдина температурна пауза, без якої не можна обійтися під час пивоваріння. Якщо використовують повністю модифікований солод, то часто лише ця пауза залишається для пивовару. Основний сенс етапу оцукрювання - це перетворення крохмалю в цукор.Це проводитися з використанням двох ферментів, які називаються діастатичними. Перший фермент - це бета-амілаза, яка відкушує кінці молекули кразхмалу, утворюючи мальтозу. Цей фермент працює на початку температурного діапазону паузи. Другий фермент, альфа-амілаза, працює в діапазоні 68-72 градуси, і його основне завдання полягає у розриванні молекули крохмалю у випадкових місцях. Фермент дуже довгий, громіздкий, в результаті утворюються декстрини, що не зброджують цукру. Саме вони роблять пиво солодким. Коротка пауза у 20 хвилин у густому заторі робить пиво солодким та щільним. Саме на цьому етапі роблять основний акцент пивовари, які роблять пиво з солодів з низькою діастатичною активністю, наприклад, пейл.

Пауза оцукрювання триває близько двох годин, тому що ферментам потрібен час, щоб зруйнувати всі молекули крохмалю, а ці молекули досить довгі.При цьому робити довгу паузу на початку діапазону не варто, тому що від цього пиво буде дуже сухим і міститиме дуже мало цукру. Працюючи в рамках температури 66-67 градусів ферменти утворюють помірно зброджуване сусло, яке є найпопулярнішим у домашніх пивоварів. Робота в районі 68-70 градусів дозволить отримати повнотіле солодке пиво, проте, не надто нав'язливе.

Пауза оцукрювання проводитися при температурі 61-71 градус, або, якщо потрібен вужчий діапазон, при 66-70 градусах. Невеликі сплески температури як в одну, так і в іншу сторону допускаються, не впливають на смак напою.

Чим краще проведено етап оцукрювання, тим більше буде цукру в готовому суслі, і, отже, краще йтиме процес бродіння. Перевірити якість можна йодною пробою – взяти крапельку сусла, капнути на білу тарілку, після чого додати трохи спиртового розчину йоду, який є, мабуть, у кожному будинку. Якщо йод посинів, значить, оцукрювання потрібно продовжити, і крохмалю в суслі ще багато.Якщо колір не змінився і залишився коричневим, значить, весь крохмаль перетворився на цукор.

Меш-аут

Необов'язкова температурна пауза у п'ять хвилин на 76-77 градусах. Ця пауза дозволяє досягти потрібної повноти смаку пива. Фільтроване пиво не повинно остигати нижче цієї температури. Пауза меш-аут дозволяє знизити в'язкість сусла, зробити сусло рідкішим. З чисто технічної точки зору, ця пауза зручна тим, що підвищує плинність сусла і, отже, суттєво прискорює процес подальшої фільтрації.