Роль хмеля в пивоварении – строение, состав, возделывание и производство

Чтобы добиться в пиве гармоничного вкуса и нейтрализовать сладость от солода пивовары используют хмель. Также хмель является натуральным консервантом и антиоксидантом, оказывает благотворное влияние на стойкость пены. Помимо этого хмель ценится многими любителями пива за его специфичный аромат. А в последнее время, благодаря развитию крафтового пивоварения, этот показатель хмеля становится одним из самых важных.

Эта статья, посвященная хмелю, состоит из двух частей: сначала в этой части мы рассмотрим состав хмеля и как его возделывают и перерабатывают в хмелепродукты, а в следующей статье поговорим о сортах хмеля и регионах произрастания.

Строение и состав хмеля

Для пива выращивают только женские растения хмеля, так как в их шишках находятся самый ценный компонент хмеля – лупулиновые железы, состоящие из горьких смол и эфирных масел. Зерна лупулина находятся в сердцевине шишки хмеля и имеют желтый окрас. Бледный лимонный цвет свидетельствует о недостаточном созревании, а красный, бурый или коричневый о старении или порче хмеля.

Наиболее важными компонентами горьких смол являются:

• Альфа-кислота – это один из самых главных компонентов, отвечающий за его горечь. Чем выше ее содержание, тем меньше хмеля потребуется для создания необходимой горечи в пиве (IBU). В процессе кипячения сусла α-кислота трансформируется в свои изомеры. Именно эти изомеры, а не сама α-кислота, лучше растворяются в сусле и обладают наивысшей степенью горечи. Поэтому, чем раньше хмель вносится в сусло при кипячении и дольше в нем находится, тем больше горьких веществ образуется в сусле из хмеля. Также на изомеризации α-кислоты оказывает влияние pH раствора в котором она кипятится. Оптимальным значением pH перед кипячением является 5,2-5,4. При таких значениях горечь сусла получается более ровной и тонкой. Но при более высоком значении изомеризация увеличивается, что может сказаться на образовании более сильной и резкой горечи, чем это подразумевает рецепт.
• Бета-кислота – тоже влияет на горечь хмеля, но в гораздо меньшем объеме, так как она плохо изомеризуется. Считается, что β-кислота придает в 9 раз меньше горечи пиву. А так как ее количество в хмеле невысоко (в среднем до 4-7 % в зависимости от сорта), то ее не берут во внимание при расчете горечи пива. Некоторые источники приписывают ей более грубую горечь, поэтому сорта хмеля с высоким содержанием β-кислоты по отношению к α-кислоте не рекомендуют использовать на начальной стадии кипячения. Наверное, с этим связан тот факт, что большинство ароматических сортов хмеля, как правило, имеет повышенное содержание β-кислоты, но при этом невысокое значение α-кислоты
• Когумулон – входит в состав α-кислоты, но при высоком его соотношение по сравнению с другими составляющими (гумулоном и адгумулоном) негативно сказывается на формировании горечи пива. Ему приписывают более быструю способность к изомеризации во время кипячения, что сказывается на получении более резкой и грубой горечи в пиве. По этой причине при внесение хмеля на кипячение рекомендуется использовать сорта хмеля с более низким его содержанием, желательно до 25 % от общего количества α-кислоты. Благородные сорта хмеля выращенные в Германии и Чехии имеют, как правило, низкое содержание когумулона.

Эфирные масла лупулина оказывают благотворное влияние на аромат пива и чем их больше в хмеле, тем более интенсивного аромата можно добиться. Также оно состоит из множества соединений, которые при определенной пропорции формируют уникальный аромат, присущий определенному сорту хмеля. Но из всех этих соединений наибольший интерес представляют только четыре, так как их в хмеле содержится больше всего – это мирцен, гумулен, кариофиллен, фарнезен. Все эти соединения легко улетучиваются во время кипячения и быстро окисляются воздухом при хранении хмеля или в пиве, поэтому для придания аромата важно использовать более свежий хмель, правильно его хранить и задавать на конечных стадиях приготовления пива: конец кипячения, сухое охмеление во время дображивания и т.д. 

• Мирцен – наиболее значительное эфирное масло, так как в большинстве сортов хмеля составляет 30-60 % от общего количества. Мирцен часто называют «маслом свежего хмеля», его вкус и аромат варьируется от травянистого до смолистого, зеленого, бальзамического и слегка металлического. Он также имеет легкие сосновые и цитрусовые ноты. Является основным компонентом во многих американских сортах хмеля, и поэтому считается самым важным маслом для американской версий IPA и Pale Ale (APA). Например, в Каскаде содержание мирцена составляет почти 60%. Мирцен кипит при невысокой температуре (свыше 64 °C) и обладает высокой летучестью. Это означает, что он почти полностью испарится при добавлении хмеля во время кипячения, и даже будет испаряться при добавлении в вирпул при высоких температурах. Он также очень быстро окисляется с воздухом (аэрация сусла), поэтому, чтобы лучше всего его сохранить, хмель рекомендуется вносить на сухое охмеление.
• Гумулен – второе по процентному соотношению масло хмеля, которое составляет 12%-50% от общего количества масел. Гумулен отвечает за землистые и пряные ароматы, которые можно найти в традиционных благородных сортах хмеля. В отличие от американского хмеля, где главенствует мирцен, в европейских сортах гумулен, обычно, по содержанию находится на первом месте. Он обладает более высокой температурой кипения (около 99 °C), он очень летучий и гидрофобный, поэтому его лучше всего использовать в вирпуле или при сухом охмелении. Гумулен также легко окисляется, хотя окисленный гумулен-эпоксид (III) играет важную роль во вкусе таких сортов, как Халлертаур Миттельфрю.
• Кариофиллен – составляет от 6% до 15% от общего количества масел хмеля в большинстве сортов. Это основное ароматическое соединение во многих растениях, включая гвоздику, каннабис, розмарин и хмель. Также является основным ароматическим соединением в черном перце. Аромат описывается как древесный, земляной и перечный, хотя он также имеет сильный растительный компонент. Пряный, древесный аромат часто проявляется, если раздавить в руках сушеный хмель. Многие сорта английского хмеля, такие как Ист Кент Голдингс, имеют наибольший процент кариофиллена, что придает им древесный, землистый вкус. Несмотря на то, что кариофиллен не такой летучий, как мирцен, он быстро кипит и его лучше всего использовать в вирпуле или в качестве сухого охмеления.
• Фарнезен – содержится в кожуре яблок и других фруктов, обеспечивает аромат «зеленого яблока», а также цветочный, цитрусовый, древесный и, в крайнем случае, затхло-древесный или растительный. В хмеле обычно содержится мало фарнезена менее 1% от содержания всего масла хмеля, но он может быть выше у многих благородных сортов, например, Теттнангер содержит его свыше 16 %. Но опять же, поскольку он быстро окисляется, его лучше всего добавлять на поздних стадиях кипячение или после брожения.

Дубильные вещества (полифенолы) находятся в растительной части хмеля (стерженьки, лепестки, цветки), которые тоже обладают некоторыми важными для пива свойствами:

• Придают вяжущий вкус;
• При кипячении связывают и осаждают белковые вещества из солода, что позволяет снизить помутнения в готовом пиве;
• Обладают антиокислительными свойствами, повышая стабильность вкуса пива;
• К полифенолам хмеля относится вещество ксантогумулон и его изомеры, которым приписывают антиконцерагенные действия. Поэтому сорта пива с высокими дозами хмеля снижают риск появления онкологических образований и восполительных процессов в организме человека.

Возделывание и формы хмеля

Хмель начинают собирать, когда он достигает максимальной зрелости. Это обычно конец лета или начало осени, также существуют сорта более позднего или раннего созревания. После сбора урожая хмель содержит большое количество воды (70-80 %). Влажный хмель обычно используют домашние пивовары, которые самостоятельно его выращивают и только во время сбора урожая, так как из-за высокой влажности он быстро потеряет все свои ценные свойства.

Для продления сроков хранения, его подвергают щадящей сушки при невысоких температурах (ниже 50 °C), чтобы максимально сохранить все ценные свойства и снизить содержание влаги до приемлемых уровней (8-12 %). Далее хмель отлеживается и прессуется в тюки, мешки или брикеты, что позволяет снизить его объем и сократить контакт с воздухом, который при хранение будет окислять драгоценные компоненты хмеля.

Высушенный и спрессованный шишковой хмель обычно используется на пивоварнях находящихся рядом с районами произрастания. Он обладает свежим ароматом и вкусом, но не всем пивоварам доступен такой хмель, так как он занимает много места при транспортировки и хранении, а также довольно быстро подвергается окислению.

В среднем хмель может потерять за год около 50 % и даже больше горьких вещества при комнатной температуре хранения. Но чем ниже температура хранения, тем медленней происходит распад. Поэтому свежий высушенный хмель требует хранение в прохладных и сухих помещениях (около 0 °C), чтобы максимально сохранить все его ценные свойства до следующего сбора урожая. Также нежелательно использовать цельный хмель, который хранился больше года, так как при старении свежие ароматические компоненты хмеля превращаются в другие соединения, которые могут придать пиву посторонний запах: сырный, валерьяновый и т.д.

Чтобы снизить объем и значительно увеличить сроки хранения, хмель дополнительно перерабатывают в гранулы или экстракты.

В России согласно ГОСТ 32912-2014 высушенный хмель прошедший дальнейшую переработку необходимо называть хмелепродуктом. Многие потребители, увидев это слово на этикетки в составе пива, предполагают, что это вовсе не хмель, а какие-то заменители или продукты из хмеля плохого качества. Но на самом деле это не так! Из-за географической отдаленности России от самых известных хмелеводческих регионов и из-за отсутствия ассортимента у местных производителей, почти весь хмель, который попадает на наш рынок, имеет переработанную форму. А самой популярной и более натуральной из этих форм является хмель в гранулах. Поэтому его широко используют как промышленные пивные гиганты, так и домашние пивовары-любители.

Существует два типа гранулированного хмеля – это тип 90 и тип 45. Цифра указывает на процент полученного количества гранулированного хмеля из цельного. То есть из 100 кг высушенного хмеля получают 90 или 45 кг готового гранулированного. Сейчас наиболее востребован тип 90, его еще называют стандартным, а тип 45 или гранулы-концентрат в домашнем пивоварении используется намного реже.

Гранулы тип 90 – получают из измельченного хмеля с последующем прессованием в виде небольших гранул цилиндрической формы. За счет масел, которые содержаться в хмеле, гранулы не теряют своей формы и распадаются на мелкие части только после внесения в сусло или в пиво на пивоварне. Далее гранулированный хмель упаковывается в многослойные фольгированные пакеты не пропускающие свет и воздух. При запечатывании весь воздух из этих пакетов вытесняется инертным газом или вакуумируется. Методы гранулирования и упаковывания хмеля позволяют сохранить все его ценные свойства на очень долгий срок, хотя во время переработки часть эфирных масел хмеля все же теряется.

Гранулы тип 45 – это форма хмеля обогащенная лупулином, так как в процессе измельчения отсеиваются стерженьки и лепестки хмеля, что позволяет повысить содержание горьких веществ и эфирных масел по сравнению с гранулами тип 90, но содержание дубильных веществ в такой форме хмеля будет значительно ниже.

К плюсам гранулированного хмеля можно отнести следующие моменты:

• Более чем в два раза меньший объем хмеля, что сокращает затраты на его транспортировку, а также позволяет использовать меньший объем холодильных камер при его хранение;
• Более длительное сохранение всех ценных качеств хмеля по сравнению с цельным;
• За счет измельчения увеличивается площадь контакта хмеля с суслом или пивом, что улучшает переход всех ценных веществ из хмеля в жидкость;
• Удобство для использования на больших заводах: не нужен хмелеотделитель; более компактный осадок и следовательно меньше потерь при производстве; возможность автоматического дозирования;

Все-таки некоторые минусы при использовании гранулированного хмеля есть, но они больше относятся к домашнему пивоварению:

• Если цельный хмель при сухом охмелении (на стадии дображивания) всплывает на поверхность пива и его проще оттуда удалить, то гранулированный хмель, состоящий из множества мелких частиц, большей частью оседает на дно, что создает некоторые сложности с отделением пива от хмеля, а также может закупоривать переливочные шланги (сифоны) и увеличивать потери пива при переливах;
• Сложность найти гранулированный хмель в оригинальной упаковке производителя. Большинство производителей хмеля фасуют его в пакеты по 5-10 кг, что для домашнего пивовара крайне много. Поэтому приходится закупать хмель в магазинах для домашнего пивоварения, которые в свою очередь перефасовывают его в более мелкие пакеты по 50-100 грамм. Из-за этого нет полной уверенности, что покупаешь именно тот сорт хмеля и надлежащего качества.

Хмелевые экстракты – это еще одна форма хмеля, которая пользуется популярностью у больших заводов. Экстракты имеют густую консистенцию, на подобие солодовых экстрактов, и также разливаются в жестяные банки. Производят их путем выдержки в жидком растворе, которым является этанол, либо жидкий углекислый газ (СO2, который под высоким давлением переходит в жидкую форму). В результате экстрактивные вещества хмеля переходят в раствор, который затем сгущают выпариванием этанола или CO2. Получаемые экстракты содержат много α-кислоты (20-40%), что очень удобно для больших заводов, которые используют хмель в огромном количестве. Также существуют экстракты с уже изомеризованной α-кислотой, которые не требуют кипячения с суслом, что позволяет корректировать горечь в пиве на поздних стадиях производства и получать стабильные показателей горечи в каждой выпускаемой партии.

Гранулы лупулина – это новый хит в пивоварении, который появился в 2016 году. Их выпустила компания Якима Хопс / YCH Hops (США) и производит из американских сортов хмеля, которые сама и выращивает. Для его получения используют новую технологию отделения лупулина от растительной части хмеля. В результате получается продукт состоящий в основном из горьких смол и ароматических масел, лишенный полифенолов. Такой продукт нашел популярность в приготовление "мутных" IPA (NE IPA, MilkShake IPA), где требуется яркий аромат хмеля, а полифенолы придают более вяжущий вкус и способствуют скорому осветлению, что нежелательно.

Заключение

Зная содержание альфа-кислоты в хмеле можно легко рассчитать предполагаемую горечь в пиве. Для этого достаточно воспользоваться нашим мастером рецептов:

1. Укажите размер партии и начальную плотность сусла после кипячения;
2. Выберите из базы данных хмеля все необходимые сорта хмеля, которые пойдут на варку;
3. Выберите, если необходимо способ внесения каждого сорта хмеля и укажите его количество;
4. Калькулятор тут же определит общую расчетную горечь в вашем будущем пиве и какой вклад горечи вносит каждый сорт хмеля;
5. Если необходимо изменить содержание альфа-кислоты в выбранном из базы хмеля или его форму (гранулы/шишки/брикеты), так как от формы хмеля зависит степень перехода горьких веществ, то нажмите на шестеренку рядом с названием хмеля и ниже появится панель с его параметрами для изменения;

Для наглядности смотрите скрин ниже:

На этом все, но в следующей статье мы обязательно рассмотрим самые известные регионы произрастания и самые известные сорта хмеля выращенные в этих регионах. Читать далее>>