Общие сведения об аттенюации

22.02.2017

Содержание


1. Расчет аттенюации
2. Технология варки пива и состав сусла
3. Видимая и действительная экстрактивность
4. Видимая и действительная аттенюация
5. Предел аттенюации
6. Влияние свойств штаммов дрожжей на аттенюацию
7. Таблицы значений аттенюации для разных штаммов дрожжей
8. Как оказывать влияние на аттенюацию
8.1 приготовление сусла
8.2 сбраживание
8.3 практические способы повлиять на аттенюацию
9. Приложение
9.1 конверсия видимой аттенюации в действительную

 
  1. Расчет аттенюации

Аттенюация обозначает количество начального экстракта, подвергнувшееся сбраживанию, выраженное в процентах.

Аттенюация = 100 % * (начальный экстракт – текущий экстракт)/(начальный экстракт)

Эта формула работает для экстракта, определенного в весовых процентах или градусах Плато. Термин экстракт здесь обозначает все вещества (сахара, декстрины, белки, витамины, минералы и т.д.), присутствующие в сусле, кроме воды. Процент экстракта или градусы Плато являются мерой того, насколько большую часть сусла составляет экстракт, выраженной в процентах. Так как, по крайней мере для того сусла и плотностей пива, с которыми работает большинство пивоваров, зависимость между удельной плотностью и процентом экстракта почти линейная, приведенная выше формула может быть записана и так:

Аттенюация = 100 % * (начальная плотность – текущая плотность)/

(начальная плотность - 1)

Эта формула для пивоваров, предпочитающих работать с удельной плотностью.

  1. Процесс варки пива и состав сусла


Рисунок 1 – от зерна до пива

Чтобы разобраться в различных видах аттенюации, сначала надо обратить внимание на состав экстракта. Во время затирания большая часть зерна конвертируется в растворимые в воде вещества. Это показано на рисунке 1.

Условия во время процесса затирания, а также использованные солода и добавки определяют точное соотношение между различными веществами в полученном сусле (сахарами, декстринами, белками и другими). После завершения ферментации при затирании сладкое сусло отделяется от использованного зерна в фильтрационном чане. Так как процесс протекает неидеально, то не весь растворимый экстракт попадает в чан для кипячения. Процентное соотношение всего растворимого экстракта и экстракта, попадающего в чан для кипячения, называется эффективностью фильтрации, которая является составной частью эффективности пивоварни (см. Общие сведения об эффективности).

Во время кипячения в составе сусла происходят только незначительные изменения. Денатуризация энзимов в конце концов фиксирует соотношение между сбраживаемым и несбраживаемым экстрактом. Свертывание белков изменяет количество и состав белков в сусле. Хмель вносит дополнительные вещества. Но они не представляют интереса в вопросе об аттенюации.

Во время брожения сбраживаемые сахара превращаются в почти равные части CO2 и этилового спирта, и при этом еще образуется небольшое количество других веществ (эфиры, высшие спирты). Дрожжи перерабатывают почти все простые белки и нутриенты. Но к тому времени, как пиво будет сварено и выпито, могут быть сброжены не все сбраживаемые сахара. Количество сбраживаемых сахаров, оставшихся в пиве, влияет на характер пива, и в различных стилях зачастую содержится разное количество сбраживаемых сахаров.

 

  1. Видимая и действительная экстрактивность 

Ареометры калибруются для измерения содержания экстракта в водном растворе по изменению плотности жидкости относительно плотности чистой воды. Эта калибровка является правильной для сусла, в котором содержится только вода и экстракт. Но при использовании его для измерения плотности пива, которое содержит, кроме воды, этиловый спирт, результаты измерения будут искажены из-за того, что этиловый спирт имеет меньшую плотность, чем вода. В результате ареометр показывает меньшую плотность, или удельную плотность, чем она была бы, если бы этиловый спирт был заменен водой. Эта измеренная экстрактивность называется видимой экстрактивностью (в отличие от действительной экстрактивности, которая измеряется без присутствия этилового спирта) и часто используется, когда речь идет о экстрактивности (или удельной плотности) пива. Так же как и действительная экстрактивность, она может быть выражена в весовых процентах, градусах Плато или в единицах удельной плотности. Чтобы определить действительную экстрактивность, можно выпарить этиловый спирт и заменить его дистиллированной водой, а затем использовать ареометр для измерения. Или, если известна начальная экстрактивность, можно использовать для вычисления действительной экстрактивности следующую формулу [Realbeer]:

действительная экстрактивность = 0.1808 * начальная экстрактивность + 0.8192 * видимая экстрактивность

  1. Видимая и действительная аттенюация

Когда для вычисления аттенюации используется видимая экстрактивность, то результат называют видимой аттенюацией. При использовании действительной экстрактивности получается действительная аттенюация. Если пивовар говорит просто об аттенюации, то, скорее всего, он имеет в виду видимую аттенюацию, потому что она легко определяется по показаниям ареометра. Как показано в Приложении, между действительной и видимой аттенюацией существует следующая связь:

действительная аттенюация = 0.82 * видимая аттенюация

Действительная аттенюация нужна только тогда, когда нас интересует действительное процентное содержание экстракта, который был сброжен или может быть сброжен. Последнее важно для расчета количества сахара для прайминга (карбонизации) с применением разных сахаров. Об этом рассказано в статье Точное вычисление добавок сахара для карбонизации.

  1. Предел аттенюации

Предел аттенюации – это общее количество всех сахаров, которые могут быть сброжены дрожжами, выраженное в процентном отношении от общего количества экстракта. Другими словами: это аттенюация пива при условии, что не остается несброженных сбраживаемых сахаров. Есть небольшие различия в типах сахаров, которые могут быть сброжены элевыми (S. cerevisiae) и лагерными (S. pastoranious) дрожжами. Кроме сахаров, которые могут быть сброжены элевыми дрожжами, лагерные дрожжи полностью сбраживают раффинозу (элевые дрожжи сбраживают этот сахар только частично), и мелибиозу [BABC]. Раффиноза отсутствует в пивном сусле, а мелибиоза присутствует в очень небольших количествах [Aexander 2007]. Относительно того, существенное или несущественное это количество, имеется противоречивая информация. Если принять, что различия в сахарах, которые могут быть сброжены элевыми и лагерными дрожжами, незначительны, то предел аттенюации не будет зависеть от типа используемых дрожжей.

Этим выводом пользуются при проведении быстрого теста сбраживания. В этом тесте используется образец сусла, который засевают большим количеством дрожжей. Для полной уверенности в полном сбраживании, кроме того, что используют высокую норму засева, образец держится в тепле и дрожжи регулярно активируются (путем встряхивания или перемешивания). После того, как брожение завершилось, измеряется видимая экстрактивность и может быть вычислен предел аттенюации данного сусла. Это мера сбраживаемости, которая была достигнута в результате технологических процессов при варке (определяется в основном процессом затирания и добавками сахара), и она дает максимально возможную аттенюацию, которая может быть достигнута с применением пивоваренных дрожжей. Она представляет собой потенциал аттенюации для процесса сбраживания.

  1. Влияние различий штаммов дрожжей на аттенюацию

Если различные штаммы дрожжей имеют один и тот же предел аттенюации, то почему продают дрожжи с большей и меньшей аттенюцией?

Хотя дрожжи и способны сбродить все сахара, содержащиеся в пиве, чаще всего этого не происходит. В отличие от быстрого теста сбраживания, обычно пиво сбраживается при более низких температурах, при меньшей норме засева и без постоянного активирования. Это является причиной того, что дрожжи могут не иметь возможности сбродить все сбраживаемые сахара в сусле. В результате флоккуляции метаболизм дрожжей замедляется, они осаждаются на дно или собираются на поверхности, где не имеют контакта с сахарами, содержащимися в сусле. Из-за уменьшения содержания нутриентов и/или высокого содержания алкоголя клетки дрожжей могут умирать раньше, чем они сбродят все сахара, содержащиеся в сусле, до последнего грамма. В результате остаются сбраживаемые сахара, которые играют важную роль в характере готового пива. Чем ближе аттенюация пива к предельной, тем пиво более сухое и менее сладкое на вкус. Если посмотреть на значения аттенюации, которые приводятся для коммерческих дрожжей, то можно заметить, что чем меньше флоккуляция данного штамма дрожжей, тем больше его аттенюация. Это имеет под собой основание, ведь дрожжи с плохой флоккуляцией остаются в контакте с суслом и активно сбраживают его в течение большего времени. Технология выдержки с буковым деревом, используемая компанией Айнхойзер-Буш (Anheuser-Bush) для варки Будвайзера (Budweiser) делает то же самое, но без опоры на плохую флоккуляцию: она максимизирует площадь контакта пива с дрожжами.

В источнике [Narziss, 2005] приведена разница между аттенюацией готового пива и пределом аттенюации для некоторых немецких сортов пива:

§  Хеллес (Helles): 2 - 4%

§  Экспорт (Export): 0,5 - 2 %

§  Пильзнер (Pilsner): 0,5 - 4 %

§  Бок (Bock), Дункель (Dunkel): до 6 %

Пример: Варится Хеллес с целевой разницей аттенюации в 3%. Сусло имеет начальную экстрактивность в 12 градусов Плато и быстрый тест сбраживания показал конечную экстрактивность в 2,0 градуса Плато. Вычисляем предел аттенюации: 100% * (12-2,0)/12 = 83%. Целевая аттенюация готового пива составит 83% - 3% = 80%. Такая аттенюация будет достигнута, когда пиво будет иметь видимую аттенюацию 12 - 12 * 80%/100% = 2,4 градуса Плато. Но достигнуть этого значения в точности будет трудно. Один из способов – это регулярно измерять экстрактивность пива при лагерировании и переливать его в разливную кегу после достижения целевой конечной экстрактивности.

Даже если пивовар не применяет такой точный способ контроля, выполнение быстрого теста ферментации и сравнение предела аттенюации с текущей аттенюацией может помочь в определении вкусового характера пива. Будет понятно, из-за чего получилась неожиданно высокая конечная плотность, из-за проблем со сбраживанием (низкая аттенюация при высоком пределе аттенюации) или из-за проблем во время затирания (предел аттенюации низкий, и разница с действительной аттенюацией пива небольшая).

  1. Таблицы значений аттенюации для разных штаммов дрожжей

Как уже указывалось выше, действительная аттенюация зависит от используемого при варке пива штамма дрожжей. Производители дрожжей, такие, как Wyeast и White Labs, указывают для своих дрожжей пределы аттенюации в качестве справочного материала. Но, так как дрожжи являются только одним фактором, влияющим на аттенюацию (другие важные факторы – это технология затирания и жизнеспособность дрожжей), эти значения аттенюации могут иметь ценность только для сравнения дрожжей между собой, и по этим цифрам нельзя предсказать конечную плотность (экстрактивность) пива. Это можно сделать только при проведении теста принудительного сбраживания.

В компании Wyeast мне сообщили, что для измерения аттенюации не существует стандартного сусла, и что приводимые ими уровни аттенюации основаны на том, как эти дрожжи вели себя раньше.

В дополнение к сказанному следует упомянуть, что один из крупнейших дрожжевых банков для коммерческих пивоваров (немецкий  Хефебанк Вайхенстефан (Hefebank Weihenstephan): Характеристики штаммов дрожжей) среди параметров своих дрожжей даже не приводит оценочных значений аттенюации. Единственное, что там указано, это какой разницы между пределом аттенюации и действительной аттенюацией можно ожидать, если сбраживание было проведено правильно.

  1. Как оказывать влияние на аттенюацию

При проектировании рецепта, или при использовании существующего рецепта, пивовар обычно имеет в виду целевую аттенюацию (начальную и конечную экстрактивность/плотность). К сожалению, формулы, по которой можно было бы вычислить эту аттенюацию напрямую, не существует, хотя в некоторых прикладных программах по проектированию рецептов делаются попытки ее расчета. Такие программы обычно используют аттенюацию, характерную для выбранных дрожжей, которая может не соответствовать той аттенюации, которая получится в действительности.

Как было показано выше, есть 2 параметра, влияющих на аттенюацию и при этом зависящих от пивовара. Первый – это предел аттенюации, и второй – это разность между конечной аттенюацией и пределом аттенюации. Предел аттенюации устанавливается технологией приготовления сусла, а разность между конечной аттенюацией и пределом аттенюации зависит от процесса брожения. Так как соотношение сбраживаемых сахаров (в основном соотношение между глюкозой, мальтозой и мальтотриозой) тоже влияет на процесс сбраживания, то это означает, что затирание тоже имеет небольшое влияние на разность аттенюаций.

8.1.приготовление сусла

§  чисто зерновое пивоварение:

§  температура паузы для осахаривания: это первый фактор, который приходит в голову, когда речь идет о чисто зерновой варке. При использовании одношаговой паузы для осахаривания температура сусла сильно влияет на сбраживаемость получаемого сусла. Чем ниже температура (конечно, внутри допустимого диапазона), тем дольше бета-амилаза и лимит-декстриназа смогут работать и производить сбраживаемые сахара. См. Гидролиз крахмалов.  В Эксперименте по определению предела аттенюации было обнаружено, что при повышении температуры во время паузы для осахаривания на 1°C предел аттенюации падает на 4%.

§  график затирания: выбор графика затирания также влияет на сбраживаемость. Некоторые количества бета-амилазы и лимит-декстриназы уже присутствуют во время белковой паузы и во время нагрева для паузы осахаривания. В немецком пивоварении обычно применяется двухшаговая пауза осахаривания (первый шаг при 63°C (145°F), и второй шаг при 70°C (160°F)). В этом случае аттенюацией можно управлять длительностью шага при 63°C, который называют еще мальтозной паузой. Чем больше длительность этого шага, тем больше сбраживаемых сахаров будет произведено бета-амилазой и лимит-декстриназой. Другой фактор графика затирания – это длительность затирания и время, которое сусло проводит при температуре менее 175°F (80°C). Ниже этой температуры альфа-амилаза все еще активна и может производить сбраживаемые сахара, хотя и не так эффективно и быстро, как бета-амилаза, которая быстро денатурируется при температурах выше 156°F (70°C). См. Гидролиз крахмалов.

§  соотношение воды и зерна: ферментативная активность амилаз зависит от плотности затора. Однако во время Эксперимента по определению предела аттенюации было замечено, что плотность затора не имеет существенного влияния на ферментируемость. По всей видимости, это результат баланса двух факторов: жидкий затор приводит к тому, что энзимы денатурируются быстрее, но при этом они работают более эффективно, и таким образом вырабатывают то же количество сбраживаемых сахаров, хотя время их активности меньше.

§  состав зерна в заторе (основной солод): заторы, богатые энзимами, то есть имеющие высокую диастатическую силу ( солод Пильзнер, светлый солод), производят сусло с большей сбраживаемостью, так как они содержат большее количество бета-амилазы и лимит-декстриназы, которые могут произвести больше мальтозы, чем заторы с низкой диастатической силой при той же температуре паузы осахаривания ( солод Мюних (Munich) или большие количества несоложеного зерна в заторе).

§  состав зерна в заторе (специальные солода): кристальные и жареные солода привносят в сусло в основном несбраживаемые сахара, которые понижают общую степень сбраживаемости.

§  показатель pH сусла: оптимальные диапазоны показателя pH для энзимов бета-амилазы  и альфа-амилазы различны. Для бета-амилазы он составляет 5,0 – 5,5 pH, для альфа-амилазы 5,3 – 5,8 pH [Palmer 2006], и поэтому показатель pH сусла может изменять баланс активности этих двух энзимов.    См. Гидролиз крахмалов. В статье Экспериментальное определение предела аттенюации было выявлено, что оптимальный для аттенюации диапазон находится при значениях pH от 5,3 до 5,7 (измеренных при комнатной температуре). По этой, а также по другим причинам, этот диапазон pH должен быть целевым для затора.

 

§  экстрактное пивоварение:

§  тип экстракта: различные экстракты имеют различные уровни сбраживаемости: узнайте, каков он у используемого экстракта.

§  специальные солода: специальные солода, такие, как кристальные и жареные, привносят в основном несбраживаемые сахара, тем самым уменьшая сбраживаемость.

§  смеси экстрактов: если желателен строгий контроль за сбраживаемостью экстракта, пивовар для получения желаемого уровня аттенюации может смешивать экстракты с высокой и низкой сбраживаемостью. Хотя при таком способе результаты более предсказуемы, чем при попытке достичь желаемой сбраживаемости технологией затирания, многие экстрактные пивовары предпочитаю переходить к чисто зерновой варке, нежели смешивать экстракты.

§  добавка несбраживаемых сахаров: мальтодекстрин и лактоза (молочный сахар) являются примерами несбраживаемых сахаров, которые можно добавлять в сусло, чтобы уменьшить степень сбраживаемости.

 

§  частичное затирание: по большому счету это нечто среднее между чисто зерновой и экстрактной варкой. Чем больше конечного экстракта производится затиранием, тем больше указанные выше для чисто зерновой варки факторы влияют на сбраживаемость сусла.

 

8.2.Cбраживание

§  дрожжи лагерные в сравнении с элевыми: лагерные дрожжи способны полностью сбраживать раффинозу и мелибиозу, на что элевые дрожжи или неспособны, или способны только частично. Этим эффектом обычно пренебрегают, потому что раффиноза в сусле отсутствует, а мелибиоза присутствует в минимальных количествах. Но элевые дрожжи медленнее перерабатывают мальтотриозу, и в результате остается несброженным большее ее количество.

§  штамм дрожжей: менее флоккулирующие дрожжи остаются во взвешенном состоянии дольше, поэтому способны сбродить большее количество сахаров. Если нужно увеличить аттенюацию, то в этом может помочь активация флоккулирующих дрожжей.

§  жизнеспособность дрожжей: жизнеспособные дрожжи способны переносить все более возрастающую токсичность окружающей среды лучше, чем слабые (этиловый спирт ядовит для дрожжей, и только здоровые клетки дрожжей способны защищаться от него). Это особенно важно для пива с высокой плотностью, для сбраживания которого до получения высокого уровня алкоголя требуется большое количество здоровых дрожжевых клеток.

§  норма засева: чем больше засеять дрожжей, тем больше они сбродят сахаров в сусле, и тем быстрее сделают это. Но больше не всегда означает лучше. Перезасев, который может произойти, когда используются дрожжи, собранные после предыдущего брожения, может привести к негативному влиянию на вкус пива, так как сдерживание роста дрожжей приводит к изменению вкуса веществ, вырабатываемых ими. Распространенное практическое правило: для элей 0,75 миллионов клеток на миллилитр сусла на градус Плато, и 1,5 миллиона клеток на миллилитр сусла на градус Плато для лагеров [Zainasheff].

§  температура сбраживания: более высокая температура ускоряет метаболизм дрожжей, и дрожжи способны перерабатывать сахара быстрее и, обычно, более полно. Но выработка нежелательных по вкусу веществ при более высоких температурах ограничивает предельный уровень повышения температуры сбраживания. При хорошей жизнеспособности дрожжей и достаточной норме засева температуру брожения можно поддерживать достаточно низкой, и при этом будет достигнута достаточная аттенюация. Подъем температуры в конце сбраживания может благоприятно сказаться на аттенюации, и при этом не будет нежелательных привкусов, которые могут образоваться, если температуру повысить на ранних стадиях сбраживания.

§  активация: если дрожжи регулярно активировать, то большее число дрожжевых клеток будет в контакте с несброженными сахарами и дрожжи смогут сбродить пиво быстрее и более полно. Но так как это зачастую идет вразрез со вкусовыми характеристиками, которые желательно получить от данного штамма дрожжей, то делать это можно только в редких случаях. Рекомендуется делать регулярную активация дрожжей в тесте принудительного сбраживания, чтобы быть уверенным в полном сбраживании даже при использовании дрожжей с хорошей флоккуляцией.

§  время брожения: имеет большее практическое значение для лагерных дрожжей, чем для элевых. После окончания первичного сбраживания, во время длительного холодного лагерирования происходит очень медленное брожение. Отделением пива от дрожжей сразу после того, как достигнута желаемая аттенюация, может быть достигнута целевая аттенюация/разница с предельной аттенюацией, если аттенюация уже была близка к целевой в начале лагерирования. Последнее имеет большое значение, так как только небольшой процент увеличения аттенюации может быть достигнут во время лагерирования. При решении вопроса об отделении пива от дрожжей важно проследить, чтобы привкусы молодого пива, такие как диацетиловый и ацетальдегидный, существенно ослабли, так как их ослабление зависит от дрожжей.

§  затирание/состав сусла: да, затирание тоже влияет на брожение и работу дрожжей. Более низкое содержание мальтотриозы и более высокое глюкозы и мальтозы приводят к лучшей аттенюации, потому что дрожжи гораздо легче перерабатывают простые сахара.

 

8.3.Практические способы повлиять на аттенюацию

Хотя аттенюация зависит от многих факторов, только некоторые из них считаются практически  применимыми при домашнем пивоварении. Не забывайте, что другие параметры, влияющие на аттенюацию, желательно не менять, чтобы можно было увидеть результат воздействия на аттенюацию изменяемых вами параметров.

§  используйте длительность и температуру паузы осахаривания для тонкого регулирования предела аттенюации для данного рецепта и технологии затирания. Другие параметры затора должны быть оптимизированы для процесса гидролиза крахмалов.

§  Выбирайте штамм дрожжей, подходящий для стиля вашего пива и обеспечьте адекватную норму засева, а также хорошую жизнеспособность дрожжей. Флоккуляция и другие характеристики дрожжей должны обеспечить желаемую разницу между аттенюацией и ее пределом.

  1. Приложение

9.1.Конверсия видимой аттенюации в действительную

Используя формулу для действительной экстрактивности [Realbeer]:

ДЭ = 0,1808 * НЭ + 0,8192 * ВЭ,

где ДЭ—действительная экстрактивность,

НЭ – начальная экстрактивность,

ВЭ – видимая экстрактивность

можно найти зависимость между действительной аттенюацией (ДА) и видимой аттенюацией (ВА), и она будет следующей:

ДА = 1 - ДЭ/НЭ

ДА = 1 - (0,1808 * НЭ + 0,8192 * ВЭ)/НЭ

ДА = 1 – 0,1808 – 0,8192*ВЭ/НЭ

ДА = 0,8192 + 0,1808 – 0,1808 – 0,8192*ВЭ/НЭ

Так как ВА = 1 - ВЭ/НЭ, то действительная аттенюация может быть выражена как: 

ДА = 0,8192 * ВА

 

 

Похожие статьи:

БРОЖЕНИЕПодготовка дрожжей

БРОЖЕНИЕКлассификация брожения по стилям пива

СОВЕТЫДрожжевой осадок

СОВЕТЫРуководство по созданию запасов замороженных пивоваренных дрожжей

БРОЖЕНИЕБрожение пива в домашних условиях

Внимание! Данная статья 18+ не рекламирует пиво или отдельно взятые пивные бренды, а носит информационно-энциклопедический характер. Чрезмерное употребление пива вредит вашему здоровью.© Полное или частичное копирование материалов без согласования с владельцами ресурса запрещено. - 2117519

Система Orphus