Обзор: сухое охмеление в пивоварении

Термин сухое охмеление определяется как добавление хмеля или хмеле-продуктов на холодной стадии процесса пивоварения. В последние годы эта техника приобрела мировую популярность, в основе лежит технология, применяемая в течение многих лет британскими пивоварами с бочковым созреванием эля. Практика сухого охмеления в настоящее время используется во многих американских стилях пива (IPA, APA, ImperialStout), бельгийских (эли и трипели), традиционных британских стилях (IPA, ExtraSpecialBitter), а также других стилях пива с развитой ароматической составляюще й [1, 2].

Многие из ароматических соединений хмеля испаряются во время кипячения сусла [3]. Однако, если хмель добавляется на холодной стадии пивоварения, эти соединения легче диспергируются и сохраняются в пиве, особенно в присутствии этанола [4]. К ним относятся летучие терпены (такие как мирцен, гумулен и бетакариофиллен), которые характеризуются «травянистым» ароматом. Также присутствуют линалоол и гераниол, которые придают больше цветочных и фруктовых нот, и, наконец, терпинеол и пинен, которые вносят смолистый характер. В дополнение

к ароматическим соединениям некоторые альфа-кислоты, полифенолы и другие соединения из хмеля также переходят в пиво. Многие из этих компонентов останутся в нефильтрованном пиве; однако часть удаляется при фильтрации [5].

Тип аромата и вкуса, придаваемый пиву, сильно зависит от используемых ароматических сортов хмеля, которые традиционно обладают более низкими значениями α-кислоты. Расход хмеля на процесс сухого охмеления зависит от стиля пива, например, в случае индийского пэйл эля (IPA), расход может варьироваться от 50 до 500 г/гл [6].

Общая характеристика хмеля как горькоароматического компонента

Хмель не всегда были одним из основных ароматических ингредиентов в пиве, каким он является сегодня. До XII века вместо хмеля часто использовали такие травы, как одуванчик, полынь и вереск, как ароматический компонент в пиве [7]. Хмель главным образом использовали в медицинских целяхи в качестве консерванта. Он обладает как антибактериальными, так и успокоительными свойствами, а также высокой концентрацией фенольных соединений, которые могут выступать в качестве антиоксидантов [8, 9]. В дополнение к своим целебным качествам хмель вносит огромный вклад в вкус и горечь пива.

В мире существует более 80 различных коммерческих сортов хмеля. Химические и сенсорные исследования хмеля показывают основные их различия. Aberl и Coelhan выполнили газохроматографическое исследования и обнаружили некоторые ключевые различия между европейскими сортами хмеля [10]. Cibaka и др. были исследованы свободные терпеноиды и тиолы для того, чтобы выяснить различия у сортов хмеля [11]. Так, источником вкуса и горечи хмеля являются масла и смолы в лупулиновых железах хмеля [12]. Эффективность извлечения этих веществ зависит от химических и механических разрывов лупулиновых желез. Большинство выращиваемого хмеля перерабатывается в гранулы, чтобы эффективно высвобождать эти ароматические вещества. При добавлении хмеля во время кипячения сусла извлекаются многие группы химических соединений. Терпены, терпеноиды, оксигенированные сесквитерпены, полифенолы, соединения серы и гликозилированные вещества – все они способствуют ароматике хмеля [13]. Горечь в пиве в основном предоставлена изомеризованными формами соединений, называемыми α-кислоты (АК), которые находятся в смоле желёз хмеля [12].

Эти компоненты изомеризуются во время кипячения и переходят в изо-α-кислоты (ИАК). Существует в общей сложности шесть ИАК в пиве: цис- и трансизогумулоны, изокогому-лоны и изоадгумулоны [14]. Обычно в охмеленном сусле, в которое добавляются только гранулы хмеля или цельные шишки, соотношение цис- к транс-изомерам около 70:30 [15, 16]. Цис-изомеры более термодинамически стабильны и разрушаются гораздо медленнее, чем трансизомеры и обладают более высокой горечью [17]. Это явление делает соотношение транс- и циси-зогумулонов показателем стабильности вкуса пива [16]. Гораздо меньше известно о β-кислотах (БК) в хмеле. Считается, что они в какой-то мере, хотя и незначительно, способствуют ощущаемой горечи. Сенсорные и химические анализы показали, что продукты окисления БК имеют относительно низкие пороги распознавания вкуса [18]. Идентификация и количественная оценка продуктов окисления БА в пиве проводилась ВЭЖ Х [19]. Окисление БА может происходить при кипячении сусла и давать горькие соединения. Кроме хмелевых кислот, полифенолы, полученные из хмеля, также способствуют усматриваемой горечи [18].

Полифенольные соединения хмеля

Источником ароматических свойств пива является полифенолы [20]. Установлено что в процессе сухого охмеления около 80–90% полифенолов извлекаются в течение первых 12 часов [13]. Поскольку сегодня спрос на пиво с более заметным вкусом хмеля увеличивается – пивовары будут всё чаще применять процесс сухого охмеления. Он позволяет получить больше полифенолов, чем другие методы охмеления. В некоторых сортах пива таким образом можно извлечь из хмеля около 50% от общего количества полифенолов в готовом пиве. Это намного больше, чем в среднем лагере, где хмелевые вещества составляют менее 20% [21]. Полифенолы, извлеченные во время сухого охмеления, представляют собой сложную матрицу гидроксибензойной кислоты, гидрок-сикоричные кислоты, флавоноиды, проантоци-анидиныи стильбены [22].

Было установлено, что фенолы и, в частности, флаван-3-олы увеличивают воспринимаемую горечь и терпкость [23–25]. Флаван-3-олы широко рассмотрены в литературе из-за их влияния на пиво. Мономеры и олигомеры флаван-3-олов играют определенную роль в стабильности вкуса, коллоидной стабильности и пеностойкости [26].

Известно, что они обладают как антиради-кальными, так и антиоксидантными свойствами [27] и оказывают положительное влияние на стабильность как пищевых продуктов, так и напитков [26].

Сегодня идентифицированы и количественно определены десятки фенольных соединений в пиве с помощью передовых аналитических методов [28]. Наиболее полный список фенолов в пиве, включая различные методики, был представлен в работе Callemein и Collin [21]. Наиболее объективным количественным методом химического анализа фенольных видов хмеля, ячменя и пива является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) [29]. Альтернативным методом количественного определения полифенолов является масс-спектрометрия после хроматографического разделения [28].

Способы сухого охмеления

Методы сухого охмеления могут значительно различаться, и, экспериментируя с различными методами, можно оценить качество и интенсивность аромата хмеля в готовом пиве. В целом, к факторам, влияющим на аромат хмеля при сухом охмелении, относят [5, 3 0–33]:

• ─    Урожай хмеля;

• ─    Размер частицы хмеля;

• ─    Дозировка и технология задачи;

• ─    Состояние лупулиновых желез;

• ─    Температура – зависит от стадии добавления (например, брожение, созревание/ длительная выдержка);

• ─    Количество дрожжевых клеток и штамм дрожжей;

• ─    Время контакта;

• ─    Задержка молекулами СО 2 .

Влияние дрожжей на интенсивность, характер, качество и выход аромата может быть значительным. С одной стороны, присутствие дрожжей в момент внесения хмеля поможет высвобождению гликозидно-связанных ароматических соединений из растворимых гликозидов хмеля [34], а при вторичном брожении дрожжи будут способствовать адсорбции ароматических соединений хмеля на своей поверхности. Увеличение потерь также может произойти из-за задержки СО 2 летучих компонентов хмеля [35].

Самым доступным способом сухого охмеления является добавление хмеля непосредственно в емкость с готовым пивом. Этот метод традиционно используется в течение многих лет небольшими и средними пивоваренными предприятиями. Все чаще сухое охмеление используется большими пивоваренными заводами как для эля, созреваемого в бочках, так и для выдержанного пива [36].В настоящее время разработаны специальные технологии внесения хмеля и соответствующее оборудование [2, 37–40].

• 1.    Сухое охмеление с шишковым хмелем. Это самый традиционный метод сухого охмеления, при этом его основной проблемой для пивовара является удаление остатков шишкового хмеля из бродильной емкости или форфаса. Чтобы избежать этой проблемы хмель заранее укладывают в льняные мешки, в сетки или проволочные клетки. Подвешивают их в емкостях для простого дальнейшего извлечения.

• 2.    Сухое охмеление хмелевой суспензией. В этом способе хмелевые гранулы или измельченный шишковый хмель смешивают с деаэрированной, деминерализованной водой в отдельной емкости (при этом возможно чрезмерное вспенивание). Суспензию затем перекачивают в приемную емкость и тщательно перемешивают. С помощью этого метода можно достичь более лучших результатов, чем прямым внесением хмеля, как описано выше.

• 3.    Сухое охмеление хмелевыми гранулами. Гранулы могут быть добавлены в бродильную емкость или танк дображивания до/во время перекачки холодного сусла или молодого пива. Твердые вещества хмеля обычно удаляются вместе с дрожжами или осадком в основании емкости перед перекачкой на созревание. Регенерация дрожжей из бродильной емкости, в который был добавлен хмель, обычно невозможен из-за хмелевого осадка и хмелевых ароматических соединений, адсорбированных на поверхность дрожжей, что потенциально влияет на вкус последующих варок. Это может быть основным фактором, ограничивающим использование этого варианта охмеления на некоторых пивоваренных заводах. Перекачка в отдельный танк дображивания позволяет избежать проблем загрязнения дрожжей и часто позволяет увеличить время контакта при теплых температурах созревания, что приводит к лучшему поглощению аромата хмеля. В зависимости от размера и формы емкости для созревания возможно смешение хмеля с молодым пивом с помощью CO 2 .

• 4.    Полуавтоматические методы сухого охмеления. Некоторые пивоварни внедряют специально разработанное оборудование для извлечения и сохранения хмеля, предназначенного для сухого охмеления. Несколько примеров приведены ниже, причем несомненно существует множество других способов, которые позволяют сделать процесс сухого охмеления более эффективным и воспроизводимым.

“Hoptorpedo”, “hopgun” или “hopbomb”– эти методы, при которых молодое пиво рециркулирует из резервуара для созревания через аппарат, заполненный шишковым хмелем или гранулами, позволяя при этом извлекать соединения хмеля, сохраняя сам хмель в устройстве. “Hopcannon” «заряжается» хмелем или гранулами, а затем с помощью СО 2 направляется в емкость, заполненный пивом. Система “DryHOPNIK” совмещает 2 непрерывных этапа – смешивание и рециркуляцию. Она состоит из емкости, содержащей прибор, который размалывает хмель и после этого равномерно диспергирует его в молодое пиво, которое после этого нагнетается назад в емкость для созревания.

Заключение

Традиционный способ внесения хмеля происходит во время кипения и может рассматриваться как процесс экстракции горячим суслом. Хмель, добавленный в начале кипения, считается горьким, так как все его летучие масла испаряются во время кипения. Хмель, добавленный в середине или конце кипения, являются горько-ароматными. Такие хмели вносят некоторую горечь при изомеризации, но в основном используются