Доводы в пользу короткого и холодного сухого охмеления

От переводчика: Статья Скотта Яниша, написанная в продолжение своей книги "New IPA: Научное руководство по аромату и вкусу хмеля", которая расскажет о новшествах и плюсах в применение холодного и короткого сухого охмеления по сравнению с традиционным методом сухого охмеления. Приятного чтения!

 

Руководство по последним научным достижениям в охмелении.

Когда я искал исследования для своей книги New IPA: Научное руководство по аромату и вкусу хмеля, опубликованной в мае 2019 года, то поразился количеству научных статей о хмеле, заставивших меня внимательно приглядеться к короткому, и холодному сухому охмелению, отличающемуся от моего. Объединив научные исследования с собственными опытами и беседами с пивоварами, я стал большим поклонником короткого и холодного подхода. Эти исследования, указывают, что более длительный контакт и теплое сухое охмеление не могут улучшить экстракцию хмеля, а даже дают негативные последствия. Итак, взяв некоторые исследования и определения из своей книги и прибавив новые исследования, вышедшие в этом году, я проанализировал короткое и холодное сухое охмеление.

 

Быстрая экстракция сухого охмеления

Весь смысл сухого охмеления заключается в извлечении ароматических соединений из хмеля, поэтому возникает вопрос - сколько времени, на самом деле, потребуется для максимальной экстракции? Исследование, проведенное Питером Вольфом, Майклом Цяном и Томасом Шеллхаммером, сосредоточилось на том, как продолжительность контакта хмеля влияет на экстракцию соединений во время сухого охмеления. Три партии гранулированного хмеля Cascade, по 1/3 фунта на баррель, поместили на неделю, в промытые и закрывающиеся нержавеющие кеги, с раствором похожим на пиво, без перемешивания. Образцы отбирали и анализировали в первый, четвертый и седьмой день.

Результаты недельного сухого охмеления показали, что концентрация линалоола (монотерпеновый спирт) и мирцена (углеводород) на 7-й день не превышала концентрацию 1-го дня. На самом деле, большинство результатов показали снижение на седьмой день, по отношению к первому дню сухого охмеления. Это говорит о том, что для этих двух соединений достаточно 24 часов, для получения полной экстракции. На самом деле, терпены, такие как линалоол и мирцен, достигают порога растворимости за несколько часов. Удивительно, что из-за гидрофобности некоторых ароматических соединений хмеля, длительное сухое охмеление приводит к их удалению из пива и возвращению обратно в отработанный хмель.^[1] Имейте в виду, что этот эксперимент проводился в кеге без перемешивания или применения специальных процедур, ускоряющих или увеличивающих экстракцию.

Приглядевшись поближе к короткому сухому охмелению, в одной статье провели сухое охмеление (1/3 фунта/барр.) при температуре 68°F (20°C) в пивоподобном растворе, и в ферментированном пиве (начальной плотностью 1,044, сброженном элевым штаммом дрожжей и с хмелем до 12 ppm изо-α-кислоты). Наибольшая разница в этом тесте это то, что пиво перемешивалось во время сухого охмеления, для получения максимальной экстракции. И снова, быстрая экстракция произошла с углеводородными соединениями, которые были извлечены всего за четыре часа (более зеленые вкусовые соединения). Монотерпеновые спирты также полностью экстрагировались примерно за четыре часа (плодовые и более полярные соединения), достигая максимума, а затем постепенно восстанавливаясь, особенно линалоол. Опять же, тесты проводились, когда пиво перемешивалось, поэтому можно с уверенностью предположить, что при типичном сухом охмелении экстракция будет медленнее.^[2]

Результаты Вулфа показали, что время экстракции при сухом  охмелении намного короче, чем думает большинство. Вулф определил, что даже при пониженных температурах 34-39°F (1°C-4°C), извлечение происходит менее трех дней. В одном исследовании, внимательно отнеслись к температуре во время сухого охмеления, проведя испытания при температуре 39°F (4°C) и 68°F (20°C). Проверив растворимость линалоола в течение двух недель, авторы обнаружили, что понижение температуры приводит к ускорению экстракции, которая достает максимума на третий день, и приближается к максимальной экстракции на второй день. Опыт с повышенной температурой провели по аналогичной схеме экстракции, и получили понижение концентрации линалоола, по отношению к низкой температуре. После четырнадцати дней экстракция была на одном уровне.^[3]

В следующем исследовании Вулф снова рассмотрел экстракцию при сухом охмелении, но на этот раз скорректировал тест, чтобы лучше воспроизвести условия варки пива, и сварил пэйл эль, с экстрактом α-кислоты для горечи, в результате чего получилось 21 ppm изо-α-кислоты. Пиво ферментировалось дрожжами Wyeast 1056 и фильтровалось перед сухим охмелением. Сухое охмеление производилось в емкостях из нержавеющей стали, объемом 3 барреля (352 литра), гранулированным хмелем Cascade, в пропорции 1 фунта на баррель (3,8 грамма на литр). Пиво либо перемешивали (перекачивая в емкости с постоянной скоростью 1000 об. / мин.), либо держали пассивным. Затем образцы проверялись с помощью приборов (SPME и GC-FID) и органолептическим тестированием.

Результаты эксперимента показали, что перемешивание пива при сухом охмелении дало большую экстракцию, что привело к увеличению интенсивности аромата, но в то же время, увеличилась терпкость и горечь. Во время моих интервью для книги тоже были нарекания на терпкость, возникающую при рециркуляции хмеля, похожую на остановку экстракции.

Обнаруженное в эксперименте выше, увеличение горечи и терпкости коррелирует с общим содержанием полифенолов в пиве. По мере увеличения экстракции, увеличивалась длительность сухого охмеления (с 6 часов до 12 дней), то же происходило с содержанием полифенолов и воспринимаемой горечью. В целом, гранулированный хмель обладал большей экстракцией соединений, по сравнению с шишковым хмелем, и вместе с тем значительно превышал по содержанию полифенолов.

Уровень горечи также повышался с увеличением времени экстракции, несмотря на снижение уровня изо-α-кислот, что согласуется с результатами более поздних работ, показывающих, что материал шишек в хмеле поглощает и уменьшает концентрацию изо-α-кислот.^[4]

 

Короткое однодневное сухое охмеление набрало более высокие оценки по фруктовым ароматам в органолептических тестах

Что касается времени экстракции, то гранулированный хмель полностью экстрагировал всего за 24 часа, а шишковой хмель потребовал немного больше времени, а перемешивание больше повлияло на экстракцию шишкового хмеля, чем гранулированного. Глядя на результаты осязаемости, а не на измерения хмелевых соединений, не перемешивающийся гранулированный хмель за шесть часов имел те же показатели интенсивности аромата, что и на четвертый день. Снова предположим, что короткого контакта при сухом охмелении достаточно для экстракции, с возможно, меньшей полифенольной горечью.

В исследовании 2019 года, посвященном только хмелю Eureka! ежедневно проверялись соединения во время статичного сухого охмеления. За основу взят 5%-ый немецкий пилснер, для которого авторы выполнили сухое охмеление в 10 гекто литрах (8,5 барр.) при температуре -1°C (30°F), внося хмель сверху емкости, из расчета 250 г/гл (~0,6 фунта на барр.). Даже при низких температурах сухого охмеления, авторы обнаружили быструю экстракцию, монотерпеновые спирты (линалоол и гераниол) почти полностью переместились в пиво за первые два дня. Интересно, что дегустаторы выделили пиво с однодневным сухим охмелением, по наибольшему фруктовому, цитрусовому и черносмородиновому аромату. Пиво с увеличенным временем сухого охмеления, получило больше оценок по травяным и пряным характеристикам. Авторы объясняют это тем, что пиво с однодневным сухим охмелением, набрало более высокие оценки по фруктовым ароматам из-за быстрой экстракции монотерпеновых спиртов, в отличие от зеленого углеводорода мирцена. Большая часть зеленого и смолистого мирцена выделилась за 1-2 дня, и вполне вероятно, что чем дольше происходит выделение, тем больше оно маскирует фруктовые ароматы.^[5]

Это исследование может помочь в понимании процессов в мутных IPA, где большое количество более вязких белков и углеводов, удерживают больше углеводородов, таких как мирцен, чем легкие IPA западного побережья. Если увеличивается вязкость, то из пива испаряется меньше летучих соединений (например, мирцен). Можно отметить, что более вязкие сорта пива становятся более вяжущими на вкус, если они перемешиваются или долго проходит экстракция. Например, при измерениях, в West Coast IPA содержалось <0,3 ppm мирцена, а в коммерческом мутном пиве содержалось в среднем 1,4 ppm мирцена (самый высокий показатель - 2,5 ppm)^[6]. Таким образом, хотя углеводороды, такие как мирцен, более летучи, чем фруктовые монотерпеновые спирты, вязкое мутное пиво способствует задержке испарения этих соединений, но при этом увеличивается хмелевой вкус и терпкость.

 

Домашние пивовары могут получить более быструю экстракцию

Размер емкости для сухого охмеления тоже играет определенную роль в скорости экстракции. Например, Питер Вулф, в онлайн-сессии вопросов и ответов указал, что по мере увеличения размера емкости, снижается эффективность экстракции при сухом охмелении. Таким образом, требуется больше хмеля при варке в больших масштабах для получения тех же результатов, как и в домашнем пивоварении.

Вулф также указал, что экстракция проходит быстрее в домашних пивоварнях по сравнению с коммерческими емкостями. Например, может потребоваться от трех до пяти дней в емкости объемом 500 баррелей, для полной экстракции без циркуляции или перемешивания. Домашние пивовары получат более короткую экстракцию из-за меньшего объема, и еще быстрее, если несколько раз перемешать бутыль или кег во время сухого охмеления.^[7]

Вулф объяснил мне, что сухое охмеление полностью зависит от скорости локальной диффузии, а не от скорости реакции (в отличие, скажем, от изомеризации хмелевой кислоты при кипячении). Таким образом, все, что ускоряет диффузию (перемешивание, температура и т. д.), ускорит экстракцию, и все это, как правило, замедляется при увеличении размера емкости – меньше жидкости будет в прямом контакте с материалом хмеля, и труднее перемешать эту жидкость.

 

Экстракция Тиолов Хмеля

Полифункциональные тиолы - это та часть соединений серы в хмеле, которая необходима в пиве из-за интенсивного фруктового аромата при низких вкусовых порогах. Один из изученных фруктовых тиолов - это 4MMP (также известный как 4MSP), имеющий вкусо-ароматические свойства самшита, смородины и черной смородины. Второй - 3MHA со вкусо-ароматическими свойствами маракуйи и гуавы, получен в результате преобразования третьего тиола, часто упоминаемого в литературе как 3MH (грейпфрут, крыжовник, гуава). Как и в случае с фруктовыми монотерпеновыми спиртами, рассмотренными выше, тиолы, быстро экстрагируются в пиве во время сухого охмеления.

Как быстро происходит перенос 4 MMP в пиво во время сухого охмеления? Эксперимент с хмелем Eureka в пиве Пилснер, подтвердил быструю экстракцию. При проверке 4MMP в разные периоды, во время сухого охмеления, авторами отмечено, что большая часть 4MMP экстрагируется в первые два дня сухого охмеления и очень мало экстрагируется через 2-8 дней. Органолептические оценки пива согласуются с результатами эксперимента, поскольку дегустаторы указали на увеличение 4-MMP за 1-2 дня сухого охмеления и незначительную прибавку ароматов при более длительном сухом охмелении.^[8]

Вот, для справки, несколько сортов хмеля с высоким уровнем 4MMP: Citra, Simcoe, Eureka!, Summit, Apollo, Topaz, Mosaic, Ekuanot, Galaxy, Nelson Sauvin.

 

Удержание пены и сухое охмеление

В одной статье рассматривалось, как сухое охмеление влияет на удержание пены, и обнаружилось, что по мере увеличения рН пива, удержание пены уменьшается. В данной работе выполняли сухое охмеление хмелем Cascade, в пропорциях 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5 фунта/баррель и проверялась стабильность пены. По мере увеличения количества хмеля Cascade, стабильность пены снижалась. Как правило, сухое охмеление увеличивает рН примерно на 0,14 единиц при внесении одного фунта хмеля на баррель.^[9] Кроме того, чем дольше Cascade находился в пиве во время сухого охмеления, тем больше снижалась стабильность пены. Это снижение стабильности было небольшим после двух дней сухого охмеления, на третий день оно ускорилось и продолжало медленно снижаться до восьмого дня. В конечном счете, длительное сухое охмеление оказывает негативное влияние на удержание пены. Это еще один пункт в пользу короткого сухого охмеления.

В той же статье дается обоснование снижения температуры во время сухого охмеления для улучшения пены. В пиво добавляли альфа-кислоты и измеряли удержание пены в диапазоне температур от 57°F до 69°F (14°C-21°C), авторы обнаружили, что альфа-кислоты оказывают больше влияния на улучшение пивной пены при более низких температурах.^[10]

 

Сухое охмеление и полифенолы

Одна из моих основных претензий к сильно охмеленным мутным IPA - это агрессивная растительная горечь, иногда называемая «хмелевым укусом». Отчасти она объясняется тем, что большая часть полифенолов попадает в пиво при сухом охмелении. В работе, изучавшей перенос хмелевых веществ во время сухого охмеления, исследователи обнаружили, что общий уровень поглощения полифенолов составляет около 50-60%.^[11]

В статье рассматривалась температура, продолжительность сухого охмеления и их влияние на экстракцию полифенолов. Предполагалось, что укороченное и более прохладное сухое охмеление уменьшит хмелевой укус. Авторы установили, что температура сухого охмеления значительно влияет на извлечение полифенолов. В cухом охмелении при температуре 66°F (19°C) по сравнению с температурой 39°F (4°C) наблюдалось увеличение, почти в два раза, концентрации полифенолов у хмеля с низкой альфа-кислотой и почти в 2,5 раза для хмеля с высокой альфа-кислотой.^[12] В общем, чем выше концентрация альфа-кислоты в хмеле, тем ниже содержание полифенолов. Точно так же, чем ниже альфа-кислоты в хмеле, тем выше содержание полифенолов (это противоположно тому, что я предполагал).

Как быстро полифенолы попадают в пиво во время сухого охмеления? То же самое исследование, приведенное выше, предполагает, что пиковые концентрации приходятся на третий день сухого охмеления. При тестировании до 14 дней, пиковая концентрация полифенолов осталась неизменной. Таким образом, продолжительность не приводит к увеличению концентрации полифенолов и не помогает их выделению. Сухое охмеление делалось в 30 л (примерно 8 галлонов) сусла. Учитывая то, что мы узнали о времени экстракции и размере емкости, можно предположить, что время экстракции полифенолов, на коммерческом уровне, может быть больше трех дней. В небольшой партии домашнего пива можно увидеть полное извлечение полифенолов еще раньше.

В соответствии с исследованиями температуры и временем контакта при сухом охмелении, если попытаться уменьшить общее содержание полифенолов в пиве, для уменьшения вяжущего вкуса, лучше всего делать сухое охмеление при температурах, ниже типичных для брожения эля и за короткий промежуток времени. Один из способов проверить это, поэкспериментировать с сухим охмелением с уменьшением температуры. Второй способ заключается в том, чтобы сделать сухое охмеление во время холодной карбонизации, особенно с учетом того, что некоторые соединения хмеля, такие как линалоол, показывали хорошую экстракцию при пониженных температурах. В Sapwood Cellars мы обычно делаем сухое охмеление на вторичном брожении, при температуре около 58°F (14°С).

 

Хоп-Крип

Хотя тема хоп-крипа заслуживает отдельной статьи (у нее есть своя глава в моей книге), сухое охмеление производит большое количество сбраживаемого сахара в пиве из-за ферментативной активности хмеля, особенно если в сусле много декстринов. Это повторное брожение обычно называют хоп-крипом. В частности, в хмеле найдены четыре разных фермента (Амилоглюкозидаза, α-амилаза, β-амилаза и предельная декстриназа), которые, будучи активными в пиве с доступными декстринами, могут привести к повторному брожению. Почему хоп-крип является проблемой? Если повторное брожение происходит после удаления дрожжей из пива, можно получить диацетил из нездорового вторичного брожения. Кроме того, вторичное брожение может привести к чрезмерной карбонизации и гашингу!

Изучение наилучших способов предотвращения хоп-крипа, тоже играет роль в концепции более короткого и прохладного сухого охмеления. Исследователи в штате Орегон пришли к выводу, что более короткое (один или два дня) сухое охмеление при пониженной температуре 50°F (10°C), по сравнению с сухим охмелением при температуре 68°F (20°C), создает меньше ферментируемых веществ. По существу, появляется меньше шансов для хоп-крипа, когда сухое охмеление делается быстрее при уменьшенной температуре.^[13]

 

Cтабильность мутных IPA и сухое охмеление

Хотя в своей книге я более подробно рассматриваю проблемы стабильности и чувствительности мутных IPA, здесь я объясню, что показывают исследования о том, как длительность охмеления может повлиять на стабильность пива. Когда речь заходит о переходных ионах металлов и их влиянии на окисление пива, основное внимание уделяется железу и меди. Но марганец, так же как и они, может способствовать старению пива, преобразуя основное состояние кислорода в активные формы (ROS). Когда дело доходит до сухого охмеления, именно марганец наиболее эффективно экстрагирует, по сравнению с другими металлами, содержащимися в хмеле. Сколько марганца обычно находится в пиве? Исследование, изучающее концентрацию марганца в пятнадцати различных коммерческих сортах пива, показало относительно низкие уровни в большинстве сортов, но сорта с сухим охмелением имели более высокие уровни. Например, имперский IPA содержал 0,21 ppm марганца, а два сорта пэйл эля - 0,23 ppm и 0,15 ppm, по сравнению с американским светлым лагером, содержащим 0,05 ppm.

Поскольку пиво с сухим охмелением содержит повышенную концентрацию марганца, то в статье проверили содержание марганца в самом хмеле и обнаружили, что в нем большое количество марганца. Из проверенных образцов хмеля у Columbus концентрация была почти вдвое больше, чем у остальных. Уровень марганца в Pacific Jade и Galaxy был самым наименьшим.

Хмель	Марганец (ppm)
Columbus	101.9
Cluster	61.6
Fuggle	59
Cascade	56.3
Centennial	55.9
Tettnang	54.9
Citra	54.5
Saaz	54.2
Mosaic	52
Pacific Jade	38.1
Galaxy	33.1

 

Исходя из таблицы, один из способов уменьшить поглощение марганца в пиве во время сухого охмеления с некоторыми сортами, заключается в уменьшении времени контакта и температуры. То же самое исследование проверило уровень марганца в пиве при пятнадцатидневном сухом охмелении и в результате обнаружилось, что уровень марганца достигает максимума примерно через пять-семь дней. Интересно, что чем выше температура сухого охмеления, тем больше марганца попадает в пиво. Испытание показало, что сухое охмеление при температуре 68°F (20°C) содержит на 0,10 мг/л больше марганца, чем пиво, с сухим охмелением при температуре 38°F (3°C).

 

Итак, вы получили обзор по исследованиям сухого охмеления, определяющих преимущества короткого и холодного сухого охмеления. Как всегда, я не считаю, что это единственный или лучший способ сухого охмеления, поскольку многие успешно проделывают обратное. Однако если существует несколько исследований, ставящих точку в пользу одного процесса над другим, и органолептические результаты моих собственных испытаний, показавших отличные результаты, указывает на то, что наука о пиве очень полезна и это придает уверенность, что ее результаты можно будет использовать в будущих сортах пива.

Ваше здоровье!

 

Основные Выводы

• Было обнаружено, что необходимые монотерпеновые спирты, такие как линалоол и гераниол, хорошо извлекаются во время сухого охмеления. При перемешивании их экстракция происходит за несколько часов, а в спокойном состоянии, экстракция происходила за день.
• Более зеленые и смолистые углеводороды, такие как мирцен, остаются в больших концентрациях в мутных IPA и могут маскировать некоторые полярные фруктовые соединения. Один тест показал, что уровень мирцена быстро повышается после первых 24 часов сухого охмеления, что приводит к уменьшению фруктовоого аромата в пиве.
• Тиолы хмеля влияют на общий вкус и аромат, несмотря на то, что их содержание в хмеле ниже, из-за своего низкого вкусо-ароматического порогового значения. Также обнаружено, что тиол, называемый 4MMP, быстро экстрагирует в пиво во время сухого охмеления, достигая пика через два дня.
• Чем дольше сухое охмеление, тем ниже способность удержания пены. Кроме того, хмелевые альфа-кислоты помогают улучшить пивную пену при внесении при пониженных температурах.
• Слишком много полифенолов при сухом охмелении может привести к вяжущему и горькому вкусу пива. Чем холоднее температура сухого охмеления и короче его продолжительность, тем меньше вероятность извлечения полифенолов.
• Более холодное и короткое сухое охмеления приводит к уменьшению хоп-крипа.
• Металлы в хмеле могут оказывать негативное влияние на стабильность пива, и, в частности, было обнаружено, что марганец является одним из наиболее эффективно извлекаемых. Определено, что уменьшение продолжительности и температуры уменьшает экстракцию марганца в пиво, помогая стабильности.

 

---

СНОСКИ:

1. P. H. (2012, August 7). Исследование факторов, влияющих на Аромат при Сухом Охмелении Пива.
2. Wolfe, P., Qian, M. C., & Shellhammer, T. H. (2012). Влияние обработки гранул и времени хранения на аромат и экстракцию при сухом охмелении. ACS Symposium Series Flavor Chemistry of Wine and Other Alcoholic Beverages, 203-215. doi:10.1021/bk-2012-1104.ch013
3. W. M., & S. C. (2013). СУХОЕ ОХМЕЛЕНИЕ - ИЗУЧЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ.
4. W. M., & S. C. (2013). СУХОЕ ОХМЕЛЕНИЕ - ИЗУЧЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ.
5. BrewingScience. (2019). Потенциал сухого охмеления с новым сортом хмеля Eureka!. (Vol. 72).
6. Maye, J. P., Ph.D. (2018).  Скрытые секреты New England IPA, известного как Hazy IPA, или Juicy IPA. Лекция в Hopsteiner.
7. https://www.reddit.com/r/beer/comments/2hj15k/beer_and_brewing_science_ama_professional_brewing/
8. Reglitz, K., N. L., S. H., & M. S. (2018). О поведении важного хмелевого одоранта 4-Меркапто-4метилпентан-2-он (4ММП) при сухом охмелении и при хранении сухо охмеленного пива. BrewingScience,71, 96-99. Как и в случае с другими соединениями хмеля, экстракция при сухом охмелении происходит относительно быстро.
9. Образование гумулинона в хмеле и гранулах хмеля и его последствия при сухом охмелении пива. (2016). Technical Quarterly TQ. doi:10.1094/tq-53-1-0227-01
10. Wilson, R., Schwarz, H., & Maye, J. (n.d.). Естественное улучшение пены хмелем. Выступление на Всемирном пивоваренном Конгрессе 2012 года, Портленд, OR. Это может стать еще одним влияющим фактором, более холодного сухого охмеления.
11. Forster, A., & Gahr, A. (2013). О судьбе некоторых хмелевых веществ во время сухого охмеления. Brewing Science, 66, 93-103
12. Oladokun, O., James, S., Cowley, T., Smart, K., Hort, J., & Cook, D. (2017). Сухое охмеление: влияние температуры и сорта хмеля на профили горечи и свойства получаемых сортов пива. BrewingScience, 70, 187-196.
13. Kirkpatrick, K., & Shellhammer, T. (2017, 7 Июня). Исследование ферментативной силы хмеля. Лекция, представленная на ежегодном собрании ASBC 2017 года в г. Флорида, Форт-Майерс.
14. Porter, J., & Bamforth, C. (2016). Примечание: марганец в сырье для пива, его утилизация во время процесса варки, и влиянии на нестабильность вкуса пива. Journal of the American Society of Brewing Chemists. doi: 10.1094 / asbcj-2016-2638-01