i løbet af de sidste par årtier er procesoptimering og øget effektivitet blevet prioriteter for mange bryggerier over hele verden. Brygning med høj tyngdekraft er en metode til at nå disse mål.
fremstillingssektoren søger løbende måder at reducere investeringsudgifterne, deres arbejdsstyrketilskud, nytte og andre driftsomkostninger og samtidig sikre, at produktkvaliteten forbliver konstant høj. Bryggeriindustrien er ingen undtagelse fra denne tendens, og en af de procedurer, der anvendes til at nå disse mål, er brygning med høj tyngdekraft. Derudover har andre bryggeriinitiativer på dette område (også kendt som procesintensivering) fokuseret på:
- øgede fermenteringshastigheder og endelig dæmpning
- gær levedygtighed og vitalitet af høj kvalitet
- nedsatte produktionstider, inklusive nye gærstammer
- mere effektiv ølstabilisering og filtrering
- forbedret ølkvalitet og stabilitet
brygning med høj tyngdekraft er gradvist blevet introduceret i bryggerier over hele verden i de sidste 40 år eller deromkring. Det er en procedure, der anvender urt (ufermenteret øl) ved højere koncentrationer end normale og derfor kræver fortynding med specielt behandlet vand (normalt iltet) på et senere trin i processen til den ønskede tyngdekraft eller alkoholindhold. Ved at reducere mængden af vand, der anvendes i bryggeriet, kan øgede produktionskrav imødekommes uden at udvide eksisterende brygnings -, gærings-og lagerfaciliteter. Behandling af mindre mængde urt og øl, samtidig med at der opretholdes en konstant væskeproduktion, resulterer også i effektivitetsforøgelser i energiforbrug, arbejdskraft, rengøring og spildevandsomkostninger1. Bryggeriindustrien anvender en række unikke måder at måle urtekoncentration på. En sådan måling er Karl Platon. Det er et mål for sukkerindholdet i en opløsning afledt af dens densitet. Metoden er baseret på saccharosens per-centagevægt i en 20 liter C-opløsning. For eksempel betyder 12 liter Platon, at hvis alt sukker i denne opløsning var saccharose, ville det udgøre 12% af den samlede vægt af denne opløsning. Brygning med høj tyngdekraft begyndte i USA i begyndelsen af 1960 ‘ erne.det spredte sig derefter over hele Nordamerika, Australien og Sydafrika. Beskatnings-og reguleringsvanskeligheder hindrede dens gennemførelse i en række europæiske lande (for eksempel Tyskland og Det Forenede Kongerige). Imidlertid er reguleringsproblemer stort set overvundet, og brygning med høj tyngdekraft kan nu implementeres over hele verden.
fordele
ud over de fordele, der er diskuteret ovenfor, tilbyder brygning med høj tyngdekraft også stor fleksibilitet i øltype, der kan udbydes til salg. Fra et enkelt ‘lager’ af øl med høj tyngdekraft kan en brygger producere et antal forskellige produkter med forskellige originale ekstrakter og alkoholniveauer (for eksempel lette og lav/høj alkohol øl) uden behov for at opretholde en separat opgørelse for hver øltype. Med fremkomsten af humleekstrakter fremstillet med enten kulsyre eller ethanol som opløsningsmiddel, maltekstrakter, sirupper og naturlige farvestoffer udvides det potentielle udvalg af omsættelige varetyper yderligere 2.
ulemper
brygningsprocessen med høj tyngdekraft har også en række ulemper. Bryggeriets materialeeffektivitet (ekstraktionseffektiviteten af opløseligt materiale fra malt og andet korn, der anvendes i processen) reduceres som et resultat af den mere koncentrerede mos. Der er også reduceret udnyttelse af humle under kogekedlen; den endelige fortyndede øl udviser reduceret skumstabilitet, og der er også fundet variationer i ølsmag 3. Gærpræstation, hovedsageligt på grund af den mere koncentrerede urt og den øgede ethanolproduktion, kan påvirkes negativt af høje tyngdekraftværker, og som det vil blive diskuteret senere, kan dette bidrage til en række aspekter af ølstabilitet.
Gærmorfologi
ændringer i gær intracellulær morfologi er blevet observeret, især med hensyn til gærcellevakuolen. Vakuolen er en oval krop i cellen, der findes som en enkelt organel eller som flere forskellige komponenter. Det er normalt en tredjedel af bredden af cellen. Det fungerer som et reservoir til opbevaring af næringsstoffer og specifikke næringsstoffer, og dets volumen ændres med vækstfase og miljøforhold. Undersøgelser med både ale-og Pils-gærstammer har observeret forstørrelse af vakuolen, når kulturer fermenterer urt med høj tyngdekraft (20 liter Platon) sammenlignet med urt med lavere tyngdekraft (12 liter Platon) (Figur 1 og 2). Udvidelsen af vakuolen antages at være en reaktion på den osmotiske stress, der pålægges cellerne af den høje tyngdekraft.
fortyndingsvand
rekonstitution af urt med høj tyngdekraft eller gæret urt med vand (en proces, der også kaldes fortynding eller skæring), kan forekomme på næsten ethvert trin under brygningsprocessen. Jo senere vandtilsætningen forekommer, desto større er stigningen i brygningskapacitet. Kvaliteten af det anvendte fortyndingsvand er kritisk og afhænger af tilsætningspunktet. Jo senere i processen det sker, jo større er kvalitetskravet. For eksempel, hvis fortynding sker mod slutningen af primær fermentering, skal vandet være carbonfiltreret med den korrekte pH og være mikrobiologisk forsvarlig. Hvis fortynding sker så sent i processen som muligt (i filtreringsfasen), skal der dog udvises den største omhu. Vandet skal være af samme kvalitet og kemisk sammensætning som det, der anvendes til brygning. Det skal være sterilt, have en opløst iltkoncentration på mindre end 50 ppb, en temperatur på 1 liter C og være kulsyreholdig til ølets CO2-indhold. Årsagen til den lave koncentration af opløst ilt i fortyndingsvandet er, at pakket øl, i modsætning til de fleste alkoholholdige drikkevarer, er ustabil. En af de vigtigste faktorer, der bidrager til denne ustabilitet, er ilt2.
Ølstabilitet
Ølstabilitet (eller ustabilitet) kan betragtes inden for seks kategorier: fysisk (kolloid), smag, skum, lys, biologisk og gushing. De første tre kategorier er blevet impliceret i ølkvalitet som et resultat af brygningsprocedurer med høj tyngdekraft. Bryggede øl med høj tyngdekraft har vist sig at være mere fysisk stabile sammenlignet med deres bryggede modstykker med lavere tyngdekraft (tabel 1). Anekdotiske beviser tyder på, at bryggede øl med høj tyngdekraft også har forbedret smagsstabilitet. Imidlertid har øl, der brygges ved højere tyngdekraft, dårligere stabilitet i hovedet (skum) (tabel 1 – nibem er et mål for skumkollaps, jo lavere er antallet, jo dårligere er skumstabiliteten)4. Der er en række skum-positive forbindelser i øl. Disse omfatter polypeptider, iso-alfa syrer, melanoidiner og metalioner. Polypeptider spiller en vigtig rolle i dannelse og stabilitet af ølskum. Det er blevet accepteret, at polypeptiderne af største hydrofobe (dem, der’ ikke kan lide ‘ vand) karakter producerer det mest stabile skum. Det er egenskaben af polypeptidhydrofobicitet, snarere end størrelse, der er vigtigst ved fremstilling af stabilt ølskum. Niveauet af hydrofobe polypeptider kan bestemmes ved anvendelse af kromatografiske teknikker5 og det har vist sig, at der gennem hele brygningsprocessen er meget større tab af disse polypeptider under en brygningsproces med høj tyngdekraft sammenlignet med bryggeprocedurer med lavere tyngdekraft (figur 3). Når øl med høj tyngdekraft blev fortyndet til en alkoholkoncentration svarende til øl med lav tyngdekraft, det indeholdt et niveau af hydrofobt polypeptid mindre end 50 procent af den bryggede øl med lav tyngdekraft 4. Det kan ses i figur 3, at fermentering er et nøglefase, hvor hydrofobe polypeptider går tabt under brygningsprocessen. To hovedfaktorer tegner sig for dette tab. For det første er for tidlig skumdannelse (især i cylindro-koniske kar) kendt for at være ansvarlig for tabet af en stor mængde skumaktive stoffer, og dette problem forværres under fermenteringen af høj tyngdekraft. For det andet udskiller gær proteolytiske gær i gærende urt, og disse gær har en negativ effekt på skumstabiliteten af færdig øl gennem polypeptidhydrolyse under gæring og opbevaring. Denne sekretion af proteinaser forbedres, når stressbetingelser, såsom urt med høj tyngdekraft, pålægges gærkulturer (figur 4)6.
ølsmag
en yderligere ulempe ved brygning med høj tyngdekraft er, at ølet efter fortynding ikke udviser den samme profil af flygtige forbindelser som den, der findes i øl produceret ved hjælp af normale tyngdekraftværker. Efter fortynding til en ækvivalent ethanolkoncentration indeholder øl fremstillet af urt med høj tyngdekraft ofte forhøjede niveauer af estere (tabel 2). En række faktorer har vist sig at påvirke esterproduktionen under urterfermentering. For eksempel er gærstamme og-type (ale eller pilsner), temperatur og tryk, pitchhastighed, urt trubniveauer, opløst ilt i begyndelsen af fermenteringen, nitrogen, kulsyre, fedtsyrer, aminosyreindhold og visse metalioner alle kendt for at påvirke niveauet af estere (og andre flygtige stoffer) produceret under fermenteringen. Derudover vil urtsukkerne, der fermenteres, påvirke ølesterprofiler. Metabolismen af maltose produceret sænker niveauerne af sådanne estere som ethylacetat og isoamylacetat betydeligt, end når glucose blev fermenteret. Urten blev produceret i Pilotbryggeriet Heriot-vand 2HL. Der blev fremstillet supplementer (høj og lav tyngdekraft), hvor sirupper (indeholdende høje og lavere koncentrationer af maltose) blev tilsat direkte til kedlen. De relative niveauer af glucose/fructose og maltose / maltotriose i varterne er vist i figur 5. Fermenteringer blev udført, og prøver blev fjernet dagligt, indtil testvarerne var blevet svækket. Niveauet af estere produceret var væsentligt lavere i den høje tyngdekraft urt indeholdende forbedrede niveauer af maltose (figur 6 – Kun ethylacetat vist)8. Disse resultater illustrerer, at brugen af sirup med høj maltose giver bryggeren fleksibiliteten ved at drive sit bryggeri under produktionsbetingelser med høj tyngdekraft for at producere øl med en smagsmatch til øl produceret ved lavere tyngdekraft.
konklusion
brygning med høj tyngdekraft er ikke en vanskelig brygningsteknik, men gæren skal behandles med omhu, da den forventes at fungere i et mere stressende miljø. Selv om der er negativer (virkninger på nogle aspekter af ølstabilitet, smagsmatch, humleudnyttelse osv.), er positiverne mere betydelige (øget bryggekapacitet, reducerede brugsomkostninger, mere alkohol pr. enhed fermenterbar ekstrakt, forbedret fysisk og smagsstabilitet).
anerkendelser
taknemmelighed skyldes det Internationale Center for brygning og destillation, Suntory Limited, Scottish Courage brygning Limited, Corn Products Corporation og Heineken International for Økonomisk Bistand til støtte for forskellige aspekter af den forskning, der rapporteres i dette papir. 
- Stuart, G. G. (1999): brygning med høj tyngdekraft. Bryggernes Vogter, 128, 31-37.
- Murray, C. R., Stuart, G. G. (1991): eksperimenter med brygning med høj tyngdekraft. Birra Malto, 44, 52-64.Pratt-Marshall, P. C., Brey, S. E., de Costa, S. D., Bryce, J. H., Stuart, G. G. (2002): brygning med høj tyngdekraft – en inducer af gærspænding. Bryggernes Vogter, 130, 22-26.Cooper, D. J., Stuart, G. G., Bryce, J. H. (1998): nogle grunde til, at brygning med høj tyngdekraft har en negativ effekt på hovedretention. J. Inst. Brygning, 104, 283-288.Bamforth (1985): ølens skummende egenskaber. J. Inst. Brygning, 91, 370-383.Brey, S. E., Bryce, J. H., Stuart, G. G. (2002): tabet af hydrofobe polypeptider under gæring og konditionering af høj tyngdekraft på brygget øl med lav tyngdekraft. J. Inst. Brygning, 108, 424-433.(1999): den seneste udvikling inden for brygning med høj tyngdekraft . Højteknologisk. Kvart. Master Bryggerier Assoc. af Amerika, 34, 264-270.
- Younis, O. S., Stuart, G. G. (1999): effekt af malturt, malturt med meget høj tyngdekraft og meget høj tyngdekraft supplerende urt på flygtig produktion i Saccharomyces cerevisiae. J. Amer. Soc. af Brygningskemikere, 57, 38-45.