Mjerenje mutnoće u pivu – studija slučaja

Category: Case Studies | Tags:

Filtrirano ili nefiltrirano pivo, trebate izmjeriti zamućenost

Mutnoća je “ koncentracija suspendiranih čestica u uzorku mjerenjem upadne svjetlosti koja se raspršila pod pravim kutom od uzorka.

ISO 7027, Water Quality: Determination of Turbidity

turbidity-measurement-diagram

Figure: Na gornjoj slici je primjer jednostavnog mjerenja nefelometra i zamućenja.

Pivo nije prirodno bistro ili sjajno. Potrebno je dosta posla da bi se pivo moglo razbistriti. U ovom slučaju bistra znači svijetla i ne maglovita za razliku od boje vode. Pivari rade na tome da pivo postanu svijetlim desetljećima, ako ne i stoljećima. Kad je bistro pivo postalo stvar? Najvjerojatnije u vremen kad su pivovare radile na čišćenju svog kvasca i stvaranju ciljanog profila čistog okusa. Odabir jednog soja kvasca kako bi pivo bilo konzistentno išlo je ruku pod ruku s praksom da se kvasac i drugi materijali talože iz piva kad se obavlja fermentacija. Povijesno gledano, britanski su pivari koristili materijale poput fine želatine (isinglass) s elektrostatičkim nabojem da bi se kombinirali s kvascem, omogućujući tako da se kombinirana tvar istaloži iz piva. Njemački inženjer Lorenz Enzinger predstavio je pivovarama filter s pločicom i okvirom 1880. godine, prošavši pivo kroz listove celuloznog filtra kako bi se razjasnilo. Filtracija je očito bila ogroman korak naprijed u procesu. Sada kada su svi ti pomaci učinjeni prema tome da pivo postane bistro, nedavni je trend da pivo postane što mutnije. Iako uglavnom u SAD-u, nefiltrirano pivo je vrlo traženo. Oba su stila (bistra i mutna) mjerljiva, a mjerenje zamućenosti pomoći će bilo kojem pivaru da održi dosljednost između serija.

Bistro, hladno i zlatno, američki standard

Proteinski / taninski kompleks

Proteini, kao glavni uzrok stvaranja izmaglice u pivu, dijele se u dvije glavne skupine: prvo bjelančevine, a drugo njihovi produkti raspada. Za proizvode propadanja proteina karakteristično je da su uvijek topljivi u vodi i ne talože se tijekom ključanja. Gotovo pivo sadrži prije svega proizvode razgradnje proteina.

Turbidity and Haze Formation in Beer, E.Steiner, J Inst Brewing, 2010

Da pojasnimo, postoje mnoge tvari koje mogu izazvati izmaglicu i pivo, a treba ih spomenuti. Visok udio metala u tragovima u vodi za pivo, slabo modificirani slad ili slad s visokim sadržajem Sadržaj β-glukana, prekomjerne količine posljednje pripreme kaše, manje od snažnog ključanja u kotliću, neučinkovit vrtlog u kotliću da bi se dobili proteini i čestice hmelja za taloženje, kvasac koji nije flokulantan, zaraženi kvasac ili pivo, proteini i tanini u suspenziji zbog nedovoljnog taloženja tijekom skladištenja, neučinkovita filtracija i nakon pakiranja visoki udio DO ili infekcija, svi su faktori nespretnosti piva.

Za ovaj razgovor pretpostavimo da se slijede općenito dogovoreni postupci sanitacije i proizvodnje, održavanje opreme, nadzor materijala, većina izbjegnutih grešaka itd. Glavni fokus je protein / taninski kompleks koji se može pojaviti u pivu danima ili tjednima nakon pakiranja. Budući da slad može sadržavati čak 10 – 12% proteina, to je stalan izvor stvaranja izmaglice. U kombinaciji s taninima [polyphenols] (sastavni dio biljne materije iz hmelja i slada od ljuske), stvaranje izmaglice je napušteni zaključak. Ironično je da su određeni proteinski nusprodukti potrebni za pravilan rast pjene i rast kvasca. Ostali proteini u suspenziji mogu uzrokovati probleme.

Hladna izmaglica u odnosu na trajnu izmaglicu

Hladna izmaglica uzrokovana je polifenolima niske molekularne težine i većim proteinima i polipeptidima kada su umreženi slabim interakcijama kao što su vodikove veze. Vodikove veze su poremećene kada se pivo zagrije, pa su čestice samo dovoljno velike da budu vidljive kada je pivo hladno.

Chill Haze, C. Bird, Oxford Companion to Beer, 2011

Da bi se dodatno zakomplicirale stvari, izmaglica proteina / tanina može biti privremena [chill haze] ili trajna. Naizgled sjajno pivo nakon filtriranja može predstavljati probleme u kasnijim fazama pakiranja ili skladištenja. Izmaglica koja postoji u hladnom skladištu može se identificirati kao hladna izmaglica dopuštajući boci ili uzorku da se zagrije na sobnu temperaturu. Izmaglica će se mijenjati ili raspršiti na zagrijavanju, čineći pivo bistrim. Izmaglica se može reformirati kad se pivo ponovno ohladi. Iako nisu dobre vijesti za pivara, barem je naznaka gdje treba nastaviti s rješavanjem problema.

Metode pročišćavanja filtriranog piva

Sva piva iz slada posebno su osjetljiva na bilo koji oblik izmaglice. Duga vremena hladnog skladištenja u podrumskim rezervoarima pomažu nametnuti protein / taninski kompleks kako bi se taložilo lakše filtriranje. Pivari također mogu koristiti pomoćna sredstva u kombinaciji sa hladnjačom. Silikagel se koristi za oblikovanje kompleksa s proteinima u pivu, dok PVPP [polyvinylpolypyrrolidone] koristi se za tvorbu kompleksa s polifenolima, omogućujući im taloženje i filtriranje.

Finiranje, filtriranje ili centrifugiranje glavna su oružja u ratu protiv izmaglice. Finiranje, kao što se raspravljalo, pivari koriste stoljećima. Filtracija uključuje prolazak piva kroz listove ili sito kako bi se uklonile veće stanice kvasca i proteinski materijali. Većina postupaka zahtijeva početnu primarnu filtraciju nakon čega slijedi stroža filtracija. U početku je centrifugiranje bilo korak prije poliranja s ciljem da se smanji opterećenje čestica. Neke pivare sada se oslanjaju samo na centrifugiranje kako bi postigli prihvatljivu jasnoću. Centrifugirano pivo može biti lagano mutno, ali se ipak smatra prihvatljivim za prodaju i konzumaciju, posebno u svjetlu najnovijeg trenda nefiltriranog piva.

Izmaglica i uspon neprozirne IPA

Webinar-Beer-SQ

Američko nefiltrirano pivo

Sjajno pivo je u fokusu pivara posljednjih 100+ godina, s izuzetkom nekih tradicionalnih europskih stilova, poput Wit Beer-a, Hefeweizen-a i Lambic-a. Nedavno su američke pivovare krenule u drugom smjeru, najavivši filtraciju i omogućujući da se pivo poslužuje mutno. Vrlo mutno. S Indijskim Pale Ale kao polazišnom točkom; doveli su praksu dodavanja hmelja u whirlpool-u i suhog hmelja do extrema, čineći aromu hmelja i maglu ključnom karakteristikom piva. Indija Pale Ale stil je piva koji obično ima veću stopu hmelja i konačnu gorčinu [measured in Bitterness Units] nego standardni Pale Ale. IPA-i su u zadnjih 10-15 godina dosegli raspon od 70-90 BU, 2-2½ puta više gorčine nego standardni Pale Ale. Ta se piva također proizvode suhim hmeljom, što znači da se hmelj dodaje u fermentor ili u sekundarno skladište. To povećava aromu hmelja na pivu i poprima karakter hmeljnih hlapiva. Citrusi, borovi ili cvjetni mirisi dodaju se pivu ovisno o sorti hmelja.

Preokret u stilu započetom u Novoj Engleskoj uključuje smanjenje ukupne razine BU-a [40-50], uz povećanje vrtloga i suhog hmelja, obično s nekim vrlo citrusnim sortama. Sada se nazivaju New England IPA, ova piva su vesela, lagane bombe, obiluju agrumima, aromama tropskog voća. Potrebna je zdrava količina hmelja da bi se dobilo više arome, a stope skoka u tim pivima u mnogim su se slučajevima povećale s 0,5lbs po barelu na 2-4lbs po barelu. Također, određeni aromatični hmeljni sastojci gube se također tijekom procesa ključanja, pa se dodaju veći dodaci hmelja za kasnije kuhanje čim se završi vrenje i započne vrtloženje. Kako su α-kiseline iz hmelja izomerizirane toplinom [boiling] i vremenom, raniji dodaci koriste više α-kiselina od kasnih dodavanja tijekom kuhanja u trajanju od 1-1½ sata [cca. 34% v. 12%]. To ima za posljedicu smanjenje upotrebe gorčine uz zadržavanje više arome hmelja. Neke pivovare koriste hop back kako bi pomogle u ovom procesu Sladovina iz kotlića protječe u rezervoar s cijelim hmeljem koji pokriva zaslonske ploče, omogućujući tako da se pivo filtrira kroz koru hmelja na putu do fermentora. Najučinkovitija metoda povećanja arome hmelja je suho hmeljenje. Agresivno suho hmeljenje, dodavanje 2-4lbs po barelu u fermenter, znači da je u pivu manje mjerljive gorčine izo-α kiseline, ali značajno povećana aroma. Neka od nedavnih istraživanja sugerira da će oksidacija ostalih sastojaka hmelja pružiti opaženu gorčinu u gotovom pivu, uz pojačanu aromu.

Kako je neobično, nakon što se postignu željene izmaglice, cilj je zadržati čestice u suspenziji. Da, izmaglica mora biti stabilna, tako da se ne taloži. Pivovari ne bi htjeli imati jedva mutno ili još gore, pomalo sjajno pivo nakon svega toga suhog hmeljenja. Dakle, u bizarnom svijetu piva, pivovare mjere zamućenost piva koja duži vremenski period mora biti iznad određenog praga. Zajedno s puno suhog hmelja ključna je briga upotreba kvasca koji ostaje u suspenziji. Praškasti kvasac pomoći će da se ostale čestice suspendiraju. Stanična stijenka kvasca pomaže kvascu da se veže za druge kvasce, hmelj, hladno pucanje [large flocs of protein and tannins], i čak donosi čestice na površinu u nekim vrhunski fermentirajućim sojevima.

Čitanje čajnih listova, zapravo, FTU

Standardi zamućenja Formazina daju referentnu skalu. To dopušta izvještavanje o zamućenosti piva u smislu jedinica formazin zamućenja (FTU).

Formazin Turbidity Standards, ASBC Methods 2006, Beer-27

Američko društvo kemičara za proizvodnju piva uključuje poglavlje o pripremi formazinskih standarda kombiniranjem hidrazin sulfata i formina u osnovnoj otopini koja se zatim razrjeđuje u propisanim količinama. Serijska razrjeđenja omogućuju niz standarda koji će pomoći identificirati zamućenost uzorka koji se ispituje. Formazin ostaje u suspenziji u kremenu [clear] staklenim bocama za vizualnu usporedbu ili u kivetama, tako da se mogu koristiti za umjeravanje uređaja za mjerenje zamućenja. Iako je vizualna usporedba učinkovita, uzorci koji se provode kroz mjerač zamućenja daju najpreciznije očitanje

HI847492-In-Case_720x720_72_RGB

The Hanna Instruments HI84792 Mjerač mutnoće je sukladan ASBC i dovoljno je prijenosan da sa sobom nosite po pivovari i testirate kada i gdje trebate. Važno je standardizirati svoje očitanje na automatskom mjeraču zamućenja, pa Hanna koristi AMCO AEPA-1 standarde. Ovi standardi su u skladu sa američkim EPA standardima i stabilniji su od formazina, posebno kad se umjerava na niske razine zamućenosti.

Jasni i zlatni standardi

Jasnoća piva može se kategorizirati u pet razina: sjajno (<35 FTU), gotovo sjajan (35–69 FTU), lagano maglovit (69–138 FTU), maglovit (138–276 FTU) i vrlo maglovit(>276 FTU).

Effects on The Turbidity of Wort and Beer, R.Stewart, et.al., J. Inst. Brewing, 2003

Neki rezultati analize filtriranog zlatnog američkog lagera pokazuju neke vrlo male brojeve. Dok je <35 FTU kako je gore navedeno prepoznat je kao sjajan, mnogo je niži broj prilično uobičajen. Pivo s manje od 10 FTU-a moguće je u mnogim većim američkim pivovarama. Kao sporednu napomenu, nisu sva zlatna piva toliko niska jer su Blonde Ales i Pilsneri s pristojnom količinom hmelja [30-35 BU’s] na policama. Neke od ovih vrsta su čak i suho hmeljena. Zlatna piva koja su centrifugirana i nisu filtrirana također su dostupna i pokazat će veću vrijednost zamućenosti [70+ FTU’s] . Poznata komercijalna piva imaju veću vjerojatnost da će biti filtrirana i sniziti FTU bez obzira koje je boje piva.

Standardi bombi izmaglice

Nefiltrirana piva mogu se znatno razlikovati od očitanja koja prelaze raspon od 250 FTU. Rezultati konačnog zamućenja ovise o brojnim čimbenicima, uključujući odabir sastojaka, režim pranja, hmeljenje, odabir kvasca, podrumski program, centrifugiranje i specifikacije pakiranja. Neke pivovare radije biraju ciljanu izmaglicu koristeći jednu ili više navedenih metoda. Prednost je u tome što postoji stabilnost, čak i ako postoji relativno velika količina čestica u suspenziji. Iako nema puno podataka o brojevima izmaglice piva, pivovare s centrifugom mogu prilagoditi brzinu i povratni tlak kako bi se utvrdilo zamućenje. Jedna komercijalna separacijska tvrtka navodi da ako je protok piva do njihove centrifuge < 10 milijuna stanica kvasca/ ml, pivar može postići ispust od 0,5 milijuna stanica kvasca / mL. U ovom slučaju, ovaj se postupak preporučuje prije filtracije, ali se brojevi mogu primijeniti na nefiltrirani proizvod kada se traži konzistentna koncentracija stanica u gotovom pakiranju. Turbidimetri se često koriste za utvrđivanje konačne specifikacije izmaglice.

Studija zamućenja filtriranog i nefiltriranog piva

beer-turbidity-cuvettes

S lijeva na desno: Regional & Craft Brewery 3, Regional & Craft Brewery 1, Regional & Craft Brewery 3. Svi su nefiltrirani.

Radi boljeg razumijevanja razlike između zamućenosti filtriranog i nefiltriranog gotovog piva, lokalno su kupljena 3 uzorka filtriranog i 3 uzorka nefiltriranog komercijalno dostupnog konzerviranog piva za seriju očitavanja mutnoće. Uzorci su ohlađeni, odplinjavani i stavljeni u Hanna mjerač zamućenja HI847492 koristeći sljedeći protokol za očitavanje izmaglice:

  1. Kalibrirajte turbidimetar koristeći Formazin standarde zamućenja [<0.10, 15.0, 100, 800 – HI 88703-11]
  2. Nanesite silikonsko ulje [HI 93703-58] na vanjske strane kiveta i obrišite krpom od mikrovlakana [HI 731318] . Osam kiveta po uzorku.
  3. Ohladite kivete u ledenoj kupelji.
  4. Isperite kivete s pivom, nalijte uzorak u kivete, poklopite i vratite u ledenu kupku.
  5. Nakon 20 min, uklonite poklopac na uzorku, promiješajte temperaturnom sondom da bi se degasiralo.
  6. Kad uzorak očita 1 ° C (34 ° F), ponovno zatvorite, obrišite kivetu krpom od mikrovlakana i odmah očitajte.
  7. Osam očitanja po uzorku. [Samples kept in ice bath between readings.]
Filtrirani uzorci, glavne američke pivovare
Brand FTU (Primjer) Prosjek
1 2 3 4 5 6 7 8
Velika US Pivovara 1 2.10 2.66 2.52 2.73 2.11 2.31 *** 3.13 2.51
Velika US Pivovara 2 2.77 1.96 4.93 2.00 1.85 3.69 3.50 3.04 2.97
Velika US Pivovara 3 3.66 2.04 2.20 2.80 2.50 3.00 2.35 3.87 2.80

*** Uzorak je bio značajno izvan (P < 0.05).

Nefiltrirani uzorci, regionalne ili craft pivovare
Brand FTU (Primjer) Prosjek
1 2 3 4 5 6 7 8
Regionalna & craft pivovara 1 477 413 500 515 476 455 521 512 485
Regionalna & craft pivovara 2 214 231 307 220 239 296 187 272 246
Regionalna & Craft pivovara 3 78.9 87.7 79.6 85.8 99.1 91.1 85.0 90.1 86.0

Po brojevima

Glavni američki lageri u tijesnoj su skupini. Oni desetljećima proizvode sjajan, zlatni lager s fokusom na stabilnost. Nema stvarnih iznenađenja njihovim rezultatima. Iznimke su vjerojatnije sa manjim pivovarama koje izrađuju ​​zlatna piva poput Pilsnera, Hellesa, Kolscha i Cream Ale-a. Ovi će brandovi imati veća očitavanja FTU-a, posebno ako su piva suho hmeljena ili centrifugirana u jednom prolazu.

Nefiltrirana piva iz regije pokazuju mnogo širi raspon zamućenosti. Filtrirani uzorci piva variraju samo za 0,17 FTU, dok postoji razlika od 399 FTU između Regional & Craft Brewery 1 i Regional & Craft Brewery 3. Mnogi craft pivovari sada teže da imaju super mutno pivo. Na mnogim mrežnim mjestima za ocjenjivanje piva, što mutnije to bolje, baš poput viših BU piva iz posljednjeg desetljeća koja su se smatrala poželjnijima [to some] . Kako je rekao jedan pivar, imati najgorču IPA-u na tržištu bilo je kao restoran s najljućim meksičkim jelom. Ne mislite da je hrana bila autentična ako niste opekli usta. Možda smo u toj fazi s maglom. Ako možete vidjeti kroz pivo, nije dovoljno mutno.

HI847492-webinar-1-insta

Ubrzani test hladne izmaglice

Pokazano je da će skladištenje piva na povišenim temperaturama tijekom kratkog vremenskog razdoblja rezultirati razinom hladne izmaglice sličnom onoj koja se nalazi u istom pivu nakon dužeg skladištenja na sobnoj temperaturi.

Physical Stability, Accelerated Chill-haze Test, ASBC Methods 2006, Beer-27

Za daljnje istraživanje vrijedno je napomenuti da postoje testovi koji pomažu potvrditi mogući razvoj izmaglice tijekom vremena u filtriranom pivu. ASBC ima metodu koja se naziva Test ubrzane hladne izmaglice koji izlaže pakirano pivo 7 dana na povišenoj temperaturi [40 °, 50 ° ili 60 ° C] kako bi se repliciralo 3 mjeseca na polici. Uzorci se trebaju testirati na hladnu izmaglicu, čim je to praktično nakon pakiranja [initial haze after chilling] , zatim ponovno testirano nakon postupka inkubacije, slijedeći istu metodu u oba slučaja [Total Haze After Chilling]. To će dati bolji pokazatelj učinkovitosti postupka bistrenja.