under de senaste decennierna har processoptimering och ökad effektivitet blivit prioriteringar för många bryggeriföretag över hela världen. Hög gravitation bryggning är en metod för att uppnå dessa mål.
tillverkningssektorn söker kontinuerligt sätt att minska investeringarna, deras arbetskraftskomplement, nytta och andra driftskostnader samtidigt som man säkerställer att produktkvaliteten förblir konstant hög. Bryggindustrin är inget undantag från denna trend och en av de förfaranden som används för att uppnå dessa mål är hög gravitation bryggning. Dessutom har andra bryggningsinitiativ på detta område (även känd som processintensivering) fokuserat på:
- ökade jäsningshastigheter och slutlig dämpning
- högkvalitativ jästviabilitet och vitalitet
- minskade produktionstider, inklusive nya jäststammar
- effektivare ölstabilisering och filtrering
- förbättrad ölkvalitet och stabilitet
hög gravitationsbryggning har successivt införts i bryggerier runt om i världen under de senaste 40 åren eller så. Det är ett förfarande som använder wort (ofermenterad öl) vid högre än normala koncentrationer och följaktligen kräver utspädning med specialbehandlat vatten (vanligtvis avsyrat) i ett senare skede i processen, till önskad gravitation eller alkoholhalt. Genom att minska mängden vatten som används i bryggeriet kan ökade produktionskrav uppfyllas utan att befintliga bryggnings -, jäsnings-och lagringsanläggningar utvidgas. Bearbetning av mindre volym av wort och öl, samtidigt som man behåller en konstant vätskeproduktion, resulterar också i effektivitetsvinster i energianvändning, arbetskraft, rengöring och avloppskostnader1. Bryggindustrin använder ett antal unika sätt att mäta vörtkoncentration. En sådan mätning är Platon. Det är ett mått på sockerhalten i en lösning härledd från dens densitet. Metoden är baserad på procentandelen sackaros i en 20-C-lösning. Till exempel betyder 12 sackaros att om allt socker i den lösningen var sackaros skulle det utgöra 12% av den totala vikten av den lösningen. Hög gravitation bryggning började i USA i början av 1960-talet och spred sig sedan över Nordamerika, Australien och Sydafrika. Skatte-och regleringssvårigheter hindrade genomförandet i ett antal europeiska länder (till exempel Tyskland och Storbritannien). Regleringsproblem har dock till stor del övervunnits och bryggning med hög gravitation kan nu genomföras över hela världen.
fördelar
förutom de fördelar som diskuterats ovan erbjuder hög gravitationsbryggning också stor flexibilitet i öltyp som kan erbjudas till försäljning. Från ett enda lager av öl med hög gravitation kan ett bryggeri producera ett antal olika produkter med olika originalextrakt och alkoholnivåer (till exempel lätt och låg/hög alkohol öl) utan att behöva upprätthålla en separat inventering för varje öltyp. Med tillkomsten av humleextrakt framställda med antingen koldioxid eller etanol som lösningsmedel, maltextrakt, sirap och naturliga färgämnen utvidgas dessutom det potentiella utbudet av säljbara produkttyper ytterligare 2.
nackdelar
bryggningsprocessen med hög gravitation har också ett antal nackdelar. Brygghusets materialeffektivitet (extraktionseffektiviteten hos lösligt material från malt och andra spannmål som används i processen) minskas till följd av den mer koncentrerade mosen. Det finns också minskat utnyttjande av humle under wort-vattenkokaren; det slutliga utspädda ölet uppvisar minskad skumstabilitet och ölsmakvariationer har också stött på3. Jästprestanda, till stor del på grund av den mer koncentrerade vörten och den ökade etanolproduktionen, kan påverkas negativt av hög tyngdkraft och, som kommer att diskuteras senare, kan detta bidra till ett antal aspekter av ölstabilitet.
Jästmorfologi
förändringar i jäst intracellulär morfologi har observerats, särskilt med avseende på jästcellvakuolen. Vakuolen är en oval kropp i cellen som existerar som en enda organell eller som flera distinkta komponenter. Det är vanligtvis en tredjedel av Cellens bredd. Det fungerar som en reservoar för lagring av näringsämnen och specifika enzymer och dess volymförändringar med tillväxtfas och miljöförhållanden. Studier med både ale-och lagerjäststammar har observerat förstoring av vakuolen när kulturer fermenterar hög gravitation wort (20 msk Platon) jämfört med lägre gravitation wort (12 msk Platon) (figurerna 1 och 2). Utvidgningen av vakuolen tros vara en reaktion på den osmotiska stress som påförs cellerna av den höga tyngdkraften.
Utspädningsvatten
rekonstituering av hög gravitation wort, eller fermenterad wort med vatten (en process som även kallas utspädning eller skärning), kan ske i nästan vilket steg som helst under bryggningsprocessen. Ju senare vattentillsatsen inträffar, desto större ökar bryggkapaciteten. Kvaliteten på det använda utspädningsvattnet är kritiskt och beror på tillsatspunkten. Ju senare i processen det inträffar desto större kvalitetskrav. Till exempel, om utspädning sker mot slutet av primär jäsning, måste vattnet kolfiltreras, med rätt pH och vara mikrobiologiskt ljud. Om utspädning sker så sent i processen som möjligt (vid filtreringsstadiet) måste dock största försiktighet iakttas. Vattnet måste vara av samma kvalitet och kemisk sammansättning som det som används för bryggning. Det måste vara sterilt, ha en upplöst syrekoncentration på mindre än 50 PB, en temperatur på 1 kg C och vara kolsyrad till CO2-innehållet i ölet. Anledningen till den låga koncentrationen av upplöst syre i utspädningsvattnet är att förpackad öl, till skillnad från de flesta alkoholhaltiga drycker, är instabil. En av de viktigaste faktorerna som bidrar till denna instabilitet är syre2.
ölstabilitet
ölstabilitet (eller instabilitet) kan övervägas inom sex kategorier: fysisk (kolloidal), smak, skum, ljus, biologisk och gushing. De tre första kategorierna har varit inblandade i ölkvalitet som ett resultat av bryggprocedurer med hög gravitation. Hög gravitation bryggt öl har visat sig vara mer fysiskt stabil jämfört med deras lägre gravitation bryggt motsvarigheter (Tabell 1). Anekdotiska bevis tyder på att bryggda öl med hög gravitation också har förbättrad smakstabilitet. Öl som bryggs vid högre graviteter har dock sämre Huvud (skum) stabilitet (Tabell 1-nibem är ett mått på skumkollapshastighet, ju lägre antal desto sämre skumstabilitet)4. Det finns ett antal skumpositiva föreningar i öl. Dessa inkluderar polypeptider, iso-alfa-syror, melanoidiner och metalljoner. Polypeptider spelar en viktig roll i ölskumbildning och stabilitet. Det har accepterats att polypeptiderna med störst hydrofoba (de som ogillar vatten) karaktär producerar det mest stabila skummet. Det är egenskapen hos polypeptidhydrofobicitet, snarare än storlek, som är viktigast för att producera stabilt ölskum. Nivån av hydrofoba polypeptider kan bestämmas med användning av kromatografiska tekniker5 och det har visat sig att under hela bryggningsprocessen finns det mycket större förlust av dessa polypeptider under en bryggningsprocess med hög gravitation jämfört med bryggningsprocedurer med lägre gravitation (Figur 3). När ölet med hög gravitation späddes ut till en alkoholkoncentration motsvarande ölet med låg gravitation innehöll det en nivå av hydrofob polypeptid mindre än 50 procent av den bryggda ölen med låg gravitation4. Det kan ses i Figur 3 att jäsning är ett nyckelstadium där hydrofoba polypeptider förloras under bryggningsprocessen. Två huvudfaktorer står för denna förlust. För det första är för tidig skumning (särskilt i cylindro-koniska kärl) känd för att vara ansvarig för förlusten av en stor mängd skumaktiva substanser och detta problem förvärras under jäsningen av hög gravitation worts. För det andra utsöndrar jäst proteolytiska enzymer i fermenterande urt och dessa enzymer har en negativ effekt på skumstabiliteten hos färdig öl genom polypeptidhydrolys under jäsning och lagring. Denna utsöndring av proteinaser förbättras när stressförhållanden, såsom hög gravitation wort, påläggs jästkulturer (Figur 4)6.
ölsmak
en ytterligare nackdel med bryggning med hög gravitation är att efter utspädning uppvisar ölet inte samma profil av flyktiga föreningar som den som finns i öl som produceras med normal gravitation worts. Efter utspädning till en ekvivalent etanolkoncentration innehåller ölet som produceras av hög gravitation wort ofta förhöjda nivåer av estrar (Tabell 2). Ett antal faktorer har visat sig påverka esterproduktionen under vörtfermentering. Exempelvis är jäststam och typ (ale eller lager), temperatur och tryck, pitchinghastighet, wort trub-nivåer, upplöst syre i början av jäsning, kväve, koldioxid, fettsyror, aminosyrainnehåll och vissa metalljoner alla kända för att påverka nivån av estrar (och andra flyktiga ämnen) som produceras under jäsning. Dessutom kommer de urtsocker som fermenteras att påverka ölesterprofiler. Metabolismen av producerad maltos sänker avsevärt nivåerna av sådana estrar som etylacetat och isoamylacetat än när glukos fermenterades. Wort producerades i Heriot-Watt 2HL pilot bryggeri. Adjunct worts (hög och låg gravitation) bereddes där sirap (innehållande höga och lägre koncentrationer av maltos) tillsattes direkt till vattenkokaren. De relativa nivåerna av glukos / fruktos och maltos/maltotrios i worts visas i Figur 5. Fermentationer utfördes och prover avlägsnades dagligen tills testvärdarna hade dämpats. Nivån av producerade estrar var väsentligt lägre i den höga tyngdkraften som innehöll förbättrade nivåer av maltos (Figur 6 – endast etylacetat visas)8. Dessa resultat illustrerar att användningen av sirap med hög maltos ger bryggeriet flexibiliteten att driva sitt bryggeri under produktionsförhållanden med hög gravitation för att producera öl med smakmatchning till öl som produceras vid lägre graviteter.
slutsats
bryggning med hög gravitation är inte en svår bryggningsteknik men jästen måste behandlas med försiktighet eftersom den förväntas fungera i en mer stressande miljö. Även om det finns negativa effekter (effekter på vissa aspekter av ölstabilitet, smakmatchning, humleutnyttjande, etc.), är de positiva mer betydande (ökad bryggkapacitet, minskade nyttokostnader, mer alkohol per enhet fermenterbart extrakt, förbättrad fysisk och smakstabilitet).
bekräftelser
tacksamhet beror på International Center for Brewing and Distilling, Suntory Limited, Scottish Courage Brewing Limited, Corn Products Corporation och Heineken International för ekonomiskt stöd till stöd för olika aspekter av den forskning som rapporteras i detta dokument. 
- Stewart, G. G. (1999): hög gravitation bryggning. Brewers ’ Guardian, 128, 31-37.
- Murray, C. R., Stewart, G. G. (1991): experiment med bryggning med hög gravitation. Birra Malto, 44, 52-64.
- Pratt-Marshall, P. C., Brey, S. E., de Costa, SD, Bryce, JH, Stewart, GG (2002): bryggning med hög gravitation – en inducerare av jäststress. Brewers ’ Guardian, 130, 22-26.
- Cooper, DJ, Stewart, GG, Bryce, JH (1998): några anledningar till att bryggning med hög gravitation har en negativ effekt på huvudretentionen. J. Inst. Bryggning, 104, 283-288.
- Bamforth, C. W. (1985): ölens skummande egenskaper. J. Inst. Bryggning, 91, 370-383.
- Brey, S. E., Bryce, JH, Stewart, GG (2002): förlusten av hydrofoba polypeptider under jäsning och konditionering av hög gravitation på låg gravitation bryggt öl. J. Inst. Bryggning, 108, 424-433.
- Stewart, GG, Borthwick, R., Bryce, JH, Cooper, D., Cunningham, S., Hart, C., Rees, E. (1999): den senaste utvecklingen inom bryggning med hög gravitation. Teknik. Liter. Mästare Bryggerier Assoc. av Amerika, 34, 264-270.
- Younis, O. S., Stewart, G. G. (1999): effekt av malt wort, mycket hög gravitation malt wort och mycket hög gravitation adjunct wort på Flyktig produktion i Saccharomyces cerevisiae. J. Amer. Soc. av bryggning kemister, 57, 38-45.