viime vuosikymmenten aikana prosessien optimointi ja tehostaminen ovat nousseet monien panimoyritysten prioriteeteiksi ympäri maailmaa. Korkea painovoima panimo on yksi tapa saavuttaa nämä tavoitteet.
tehdasteollisuus etsii jatkuvasti keinoja vähentää pääomamenoja, työvoiman täydennystä, hyödyllisyyttä ja muita käyttökustannuksia ja varmistaa samalla, että tuotteiden laatu pysyy jatkuvasti korkeana. Panimoteollisuus ei ole poikkeus tästä suuntauksesta, ja yksi näiden tavoitteiden saavuttamiseksi käytetyistä menetelmistä on korkean painovoiman panimo. Lisäksi muut panimoaloitteet tällä alalla (tunnetaan myös nimellä prosessien tehostaminen) ovat keskittyneet:
- lisääntynyt käymisnopeus ja loppuvaimennus
- korkealaatuinen hiivan elinkyky ja elinvoima
- laski tuotantoaikoja, mukaan lukien uudet hiivakannat
- oluen tehokkaampi stabilointi ja suodatus
- parannettu oluen laatu ja stabiilius
korkean gravitaation panimoita on asteittain tuotu panimoihin ympäri maailmaa jo noin 40 vuoden ajan. Se on menettely, jossa käytetään Wortia (käymätön olut) normaalia suuremmilla pitoisuuksilla, minkä vuoksi se on laimennettava erityiskäsitellyllä vedellä (yleensä Hapeton) prosessin myöhemmässä vaiheessa haluttuun painovoimaan tai alkoholipitoisuuteen. Vähentämällä panimossa käytettävän veden määrää voidaan vastata lisääntyneisiin tuotantotarpeisiin laajentamatta olemassa olevia panimo -, käyminen-ja varastointitiloja. Käsittelemällä vähemmän vierteen ja oluen määrää säilyttäen samalla jatkuvan nestemäärän, saavutetaan myös energiatehokkuutta energiankäytössä, työ -, puhdistus-ja jätevesikustannuksissa1. Panimoteollisuus käyttää useita ainutlaatuisia tapoja mitata vierteen pitoisuutta. Yksi tällainen mittaus on °Platon. Se mittaa liuoksen sokeripitoisuutta sen tiheydestä johdettuna. Menetelmä perustuu sakkaroosin painoprosenttiosuuteen 20°C: n liuoksessa. Esimerkiksi 12° Platon tarkoittaa sitä, että jos kaikki liuoksen sokeri olisi sakkaroosia, sen osuus liuoksen kokonaispainosta olisi 12 prosenttia. High gravity brewing alkoi Yhdysvalloissa 1960-luvun alussa ja levisi sitten Pohjois-Amerikkaan, Australiaan ja Etelä-Afrikkaan. Verotus-ja sääntelyvaikeudet vaikeuttivat sen täytäntöönpanoa useissa Euroopan maissa (esimerkiksi Saksassa ja Yhdistyneessä kuningaskunnassa). Sääntelyongelmat on kuitenkin pitkälti voitettu ja korkean painovoiman panimo voidaan nyt toteuttaa maailmanlaajuisesti.
edut
edellä mainittujen etujen lisäksi high gravity brewing tarjoaa myös suurta joustavuutta oluttyypissä, jota voidaan tarjota myyntiin. Yhdestä korkean painovoiman oluen ”varastosta” panimo voi valmistaa useita eri tuotteita, joiden alkuperäiset uutteet ja alkoholipitoisuudet poikkeavat toisistaan (esimerkiksi kevyet ja matala/korkea alkoholiolut) ilman, että kunkin oluttyypin osalta on pidettävä erillistä varastoa. Lisäksi hiilidioksidista tai etanolista liuottimena valmistettujen humalauutteiden, mallasuutteiden, siirappien ja luonnonväriaineiden myötä kaupan pidettävien tuotelajien potentiaalinen valikoima laajenee entisestään.2.
haitat
korkean painovoiman panimoprosessilla on myös useita haittoja. Panimoiden materiaalitehokkuus (liukoisen materiaalin uuttotehokkuus maltaista ja muista prosessissa käytetyistä viljoista) heikkenee tiivistetyn mäskän seurauksena. Myös humalan käyttö on vähentynyt wort-vedenkeittimen keittämisen aikana; lopullisessa laimennetussa oluessa on alentunut vaahdon pysyvyys ja myös oluen makuvaihteluja on havaittu 3. Hiivan suorituskyky, joka johtuu suurelta osin väkevämmästä vierteestä ja lisääntyneestä etanolituotannosta, voi vaikuttaa haitallisesti korkeaan painovoimaan, ja kuten myöhemmin keskustellaan, tämä voi edistää useita oluen stabiilisuuden näkökohtia.
hiivan morfologia
hiivan solunsisäisessä morfologiassa on havaittu muutoksia erityisesti hiivasolukuolissa. Vakuoli on solussa oleva soikea elin, joka esiintyy yhtenä organellina tai useana erillisenä komponenttina. Se on yleensä kolmasosa solun leveydestä. Se toimii varastona ravinteiden ja spesifisten entsyymien varastoinnille ja sen tilavuusmuutoksille kasvuvaiheessa ja ympäristöolosuhteissa. Sekä ale-että lager-hiivakannoilla tehdyissä tutkimuksissa on havaittu vakuolin suurenemista, kun viljelmät käyvät suurta painovoimakuismaa (20° Platon) verrattuna pienempään painovoimakuismaan (12° Platon) (Kuvat 1 ja 2). Vakuolin laajentumisen uskotaan olevan reaktio osmoottiseen jännitykseen, jonka suuri painovoimakuisma asettaa soluille.
Laimennusvesi
korkean painovoiman vierteen tai fermentoidun vierteen liuottaminen veteen (jota kutsutaan myös laimentamiseksi tai leikkaamiseksi) voi tapahtua lähes missä tahansa valmistusprosessin vaiheessa. Mitä myöhemmin veden lisäys tapahtuu, sitä suurempi on panimokapasiteetin kasvu. Käytetyn laimennusveden laatu on kriittinen ja riippuu yhteenlaskupisteestä. Mitä myöhemmin se tapahtuu, sitä suurempi on laatuvaatimus. Jos esimerkiksi laimennus tapahtuu primaarisen käymisen loppupuolella, veden on oltava hiilisuodatettua, sen pH on oikea ja sen on oltava mikrobiologisesti moitteetonta. Jos laimennus tapahtuu kuitenkin mahdollisimman myöhään (suodatusvaiheessa), on noudatettava suurinta varovaisuutta. Veden on oltava laadultaan ja kemialliselta koostumukseltaan samanlaista kuin panimossa käytettävä vesi. Sen on oltava steriili, liuenneen hapen pitoisuuden on oltava alle 50 ppb, lämpötilan 1°C ja sen on oltava hiilihapotettu oluen CO2-pitoisuuteen. Syy liuenneen hapen alhaiseen pitoisuuteen laimennusvedessä on se, että pakattu olut, toisin kuin useimmat alkoholijuomat, on epästabiili. Yksi tärkeimmistä tekijöistä, jotka vaikuttavat tähän epävakauteen, on oxygen2.
oluen stabiilisuus
oluen stabiilisuus (tai epästabiilisuus) voidaan tarkastella kuudessa kategoriassa: fysikaalinen (kolloidinen), maku, vaahto, kevyt, biologinen ja kuohkeus. Kolme ensimmäistä kategoriaa on yhdistetty oluen laatuun korkean painovoiman panimomenetelmien seurauksena. High gravity brewed-oluiden on osoitettu olevan fyysisesti vakaampia kuin niiden alemman gravity brewed-oluet (Taulukko 1). Anekdoottiset todisteet viittaisivat siihen, että korkean painovoiman omaavilla oluilla on myös parempi makujen stabiilisuus. Korkeammilla syvyyksillä haudutetuilla oluilla on kuitenkin huonompi pään (vaahto) stabiilisuus (Taulukko 1 – nibem on vaahtomuovin romahtamisnopeuden mitta, mitä pienempi numero, sitä huonompi vaahdon stabiilisuus)4. Oluessa on useita vaahtopositiivisia yhdisteitä. Näitä ovat polypeptidit, iso-alfa-hapot, melanoidiinit ja metalli-ionit. Polypeptideillä on tärkeä rooli oluen vaahdon muodostumisessa ja stabiilisuudessa. On hyväksytty, että polypeptidit, joilla on suurin hydrofobinen luonne (ne, jotka ’inhoavat’ vettä), tuottavat pysyvimmän vaahdon. Vakaan olutvaahdon tuottamisessa tärkeintä on polypeptidin hydrofobisuus eikä koko. Hydrofobisten polypeptidien taso voidaan määrittää käyttämällä kromatografisia tekniikoita5, ja on havaittu, että koko valmistusprosessin ajan näitä polypeptidejä häviää paljon enemmän suuren painovoiman panimoprosessin aikana verrattuna pienemmän painovoiman panimomenetelmiin (kuva 3). Kun korkean painovoiman olut laimennettiin alhaisen painovoiman olutta vastaavaksi alkoholipitoisuudeksi, se sisälsi hydrofobisen polypeptidin määrän alle 50 prosenttia matalan painovoiman haudutetusta beer4: stä. Kuviosta 3 voidaan nähdä, että käyminen on keskeinen vaihe, jossa hydrofobiset polypeptidit häviävät panimoprosessin aikana. Tappioon vaikuttaa kaksi pääasiallista tekijää. Ensinnäkin ennenaikaisen vaahtoamisen (erityisesti sylinterimäisissä kartiomaisissa astioissa) tiedetään olevan vastuussa suuren määrän vaahtoaktiivisia aineita häviämisestä, ja tämä ongelma pahenee korkean painovoiman wortsin käymisen aikana. Toiseksi hiiva erittää proteolyyttisiä entsyymejä fermentoivaan vierteeseen ja näillä entsyymeillä on kielteinen vaikutus valmiin oluen vaahtomuoviin polypeptidihydrolyysin avulla käymisen ja varastoinnin aikana. Tämä proteinaasien eritys lisääntyy, kun hiivaviljelmille asetetaan stressitiloja, kuten voimakasta vierrettä (Kuva 4)6.
oluen maku
korkean painovoiman panimon haittana on myös se, että laimennuksen jälkeen oluessa ei ole samaa haihtuvien yhdisteiden profiilia kuin normaalipainovoimaisilla oluilla valmistetussa oluessa. Kun olut on laimennettu vastaavaan etanolipitoisuuteen, korkean painovoiman vierteestä valmistettu olut sisältää usein kohonneita esteripitoisuuksia (Taulukko 2). Useiden tekijöiden on osoitettu vaikuttavan Esterin tuotantoon vierteen käymisen aikana. Esimerkiksi hiivan kanta ja tyyppi (ale tai lager), lämpötila ja paine, pitchausnopeus, vierteen trub-tasot, liuennut happi käymisen alussa, typpi, hiilidioksidi, rasvahapot, aminohappopitoisuus ja tietyt metalli-ionit vaikuttavat kaikki fermentoinnin aikana tuotettujen estereiden (ja muiden haihtuvien aineiden) tasoon. Lisäksi käymistilassa olevat vierteen sokerit vaikuttavat oluen esteriprofiileihin. Tuotetun maltoosin metabolia alentaa huomattavasti sellaisten esterien kuin etyyliasetaatin ja isoamyyliasetaatin pitoisuuksia kuin glukoosia fermentoitaessa. Wortia valmistettiin Heriot-Watt 2hL-pilottipanimossa. Adjunct worts (high and low gravity) valmistettiin, kun siirapit (jotka sisältävät suuria ja pienempiä pitoisuuksia maltoosia) lisättiin suoraan kattilaan. Glukoosin/fruktoosin ja maltoosin/maltotrioosin suhteelliset pitoisuudet wortsissa on esitetty kuvassa 5. Fermentaatioita tehtiin ja näytteitä otettiin päivittäin, kunnes testivoiteet oli heikennetty. Tuotettujen esterien määrä oli huomattavasti alhaisempi korkean painovoiman vierteessä, joka sisälsi kohonneita maltoosipitoisuuksia (kuvassa 6 – vain etyyliasetaatti)8. Nämä tulokset osoittavat, että korkeiden maltoosisiirappien käyttö antaa panimolle joustovaraa käyttää panimoaan korkean painovoiman tuotanto-olosuhteissa, jotta se voi tuottaa olutta, jonka maku vastaa matalammilla pitoisuuksilla tuotettua olutta.
johtopäätös
korkean painovoiman panimo ei ole vaikea panimotekniikka, mutta hiivaa on käsiteltävä varoen, koska sen odotetaan toimivan stressaavammassa ympäristössä. Vaikka kielteiset tekijät (vaikutukset oluen säilyvyyteen, makuaistiin, humalan hyötykäyttöön jne.) ovat merkittävämpiä (lisääntynyt panimokapasiteetti, pienemmät käyttökustannukset, enemmän alkoholia käymiskelpoisen uutteen yksikköä kohti, parempi fyysinen ja maun stabiilius).
kiitokset
kiitokset kuuluu International Centre for Brewing and Distillingille, Suntory Limitedille, Scottish Courage Brewing Limitedille, Corn Products Corporationille ja Heineken Internationalille taloudellisesta avusta tässä asiakirjassa raportoidun tutkimuksen eri osa-alueiden tukemiseksi. 
