Invloed maisch temperatuur en pH op - belgium-beer.be les 22.03.14 ext 2 .pdf · voor bepalen van...

Invloed maisch temperatuur en pH op :

– Afbraak zetmeel

– « Body » van bier ( niet-vergistbare dextrines + peptiden )

– Vergistinggraad (werkelijk en schijnbaar)

Dr.Ing. Ferdinand Meeus www.kwantum.biz

Standaard referenties Brouwerij

• Ludwig Narziss

– Prof. Brauerei Technologie Weihenstephan TU Munchen

– Braumeister Lowenbrau

« Abriss der Bierbrauerei » (ed.2004)

• Wolfgang Kunze

– Prof. Brauerei Technologie Uni Berlin

« Technologie Brauer und Malzer » (ed. 1998)

• Dennis Briggs

– Prof. for Malting and Brewing Uni Birmingham

« Brewing Science and Practice » (ed.2009)


Anton Paar apparaat voor professionele bier analyse

• Stamwort in °Pt

• « Body » of werkelijk eindextract in °Pt

• % Alcohol

• Vergistingsgraad, werkelijk en schijnbaar


Body & Vergistinggraad

meting Proefbrouwerij

(brew like a monk)Westmalle Tripel Westmalle Dubbel Duvel Westvleteren 12 WestVl 8 WestVl Blond

Stamwort °Pt 19,6 15,6 16,9 21,5 17,6 12,6

Stamwort SG 1,081 1,063 1,069 1,090 1,072 1,051

SG eind 1,010 1,008 1,005 1,013 1,009 1,008

Schijnbare VG 88% 87% 93% 86% 88% 84%

Werkelijke VG 71% 70% 75% 70% 71% 68%

Body °Pt 5,6 4,6 4,2 6,5 5,1 4,0

EBU 34 26 30 38 35 41

Enkele referentie waarden voor Tripel, Trappist en Duvel:


Wat is “body” van bier ?

gewicht %

Water 85 - 90 %

Alcohol 4 - 8 %

“Body” 4 - 6 %

“Body” = werkelijk eindextract gemeten als °Plato met Anton Paar

= 90 % dextrines

5 % peptiden en aminozuren

3 % glycerine,

1-2 % mineralen

+ 50 smaakstoffen (organische esters, organische zuren, polyphenolen,…)

Jupiler = 3,6 °Pt = 36 gr/liter

Westmalle Tripel = 5,6 °Pt = 57 gr/liter


Vergistinggraad : werkelijk en schijnbaar

• Vergistinggraad % = stamwort – eind extract

stamwort

Alcohol gevormd tijdens fermentatie verlaagt de gemeten eind SG

• Schijnbaar eindextract = gemeten zonder alcohol correctie

• Werkelijk eindextract = gemeten met alcohol correctie

Voorbeeld : Stamwort SG = 1,070 ; eind SG = 1,018

Schijnbare vergistinggraad via tabel SG omzetten naar gram/liter

= (182-46)/182 = 75% of goede benadering = (70-18)/70 = 74%

Van schijnbaar naar werkelijke vergistinggraad via Balling formule :

Balling formule : werkelijke vergistinggraad = 0.81 * schijnbare VGraad

« Body » van bier via Vergistinggraad

Voorbeeld storting van 100% mout

• Stamwort SG = 1,070 182 gram extract / liter

• Eind SG = 1,015 41 gr/li ?? 66 gram extract / liter

Schijnbare vergistinggraad = (182-41)/182 = 77,6 %

Werkelijke vergistinggraad via Balling = 0,81* SVG = 63 %

Dus 37% niet vergist , dus 182*0,37 = 67 gram/liter = « body » = 6,5 °Pt

gew%

°Plato

SG 20°/20°gram/liter

0 1,000 0

1 1,004 10

2 1,008 20

3 1,012 30

4 1,016 41

5 1,020 51

6 1,024 61

7 1,028 72

8 1,032 83

9 1,036 93

10 1,040 104

11 1,044 115

12 1,048 126

13 1,053 137

14 1,057 148

15 1,061 159

16 1,065 170

17 1,070 182

18 1,074 193

19 1,079 205

20 1,083 217

°Plato – tabel van Goldiner&Kleman

Suiker (sucrose) oplossing als referentie

voor bepalen van « extract » als gram/liter

Tabel niet geldig voor alcohol / water


Densiteit en soortelijk gewicht , SG, metingen

• Densiteit van water = 1 kg /liter ( =dichtheid)

• Maar densiteit water varieert met temperatuur

• SG wort = densiteit wort / densiteit water

• Balling en Brix : ijking water bij 4°C en wort 17,5°C

SG tabellen opgesteld met sucrose oplossingen

Extract wort doet SG stijgen ongeveer zoals sucrose

• Plato ( rond 1900) ijking bij 4 °C en wort bij 20°C

• Goldiner Kleman (1952) : ijking/meting bij 20/20 °C


//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/WortHydrometer.JPG

°Plato of BRIX via refractometer : slechts 3 druppels nodig

Suiker

gew% Densiteit 20/20 Brekingsindex

0 1 1,3330

1 1,0039 1,3344

2 1,0078 1,3359

3 1,0117 1,3373

4 1,0156 1,3388

5 1,0196 1,3403

6 1,0236 1,3418

7 1,0277 1,3433

8 1,0317 1,3448

9 1,0358 1,3463

10 1,0400 1,3478

11 1,0441 1,3494

12 1,0483 1,3509

13 1,0525 1,3525

14 1,0568 1,3541

15 1,0610 1,3557

16 1,0653 1,3573

17 1,0697 1,3589

18 1,0741 1,3606

19 1,0785 1,3622

20 1,0829 1,3639

Beter : schaal van 0 – 18 °Pt

°Plato via refractometer : alcohol korrektie nodig tijdens/na gisting

Suiker

gew% Densiteit 20/20 Brekingsindex

0 1 1,3330

1 1,0039 1,3344

2 1,0078 1,3359

3 1,0117 1,3373

4 1,0156 1,3388

5 1,0196 1,3403

6 1,0236 1,3418

7 1,0277 1,3433

8 1,0317 1,3448

9 1,0358 1,3463

10 1,0400 1,3478

11 1,0441 1,3494

12 1,0483 1,3509

13 1,0525 1,3525

14 1,0568 1,3541

15 1,0610 1,3557

16 1,0653 1,3573

17 1,0697 1,3589

18 1,0741 1,3606

19 1,0785 1,3622

20 1,0829 1,3639

Vergistinggraad enkele commerciele gisten

Gist Oorsprong Vergistinggraad

schijnbaar

Wyeast 1214 Chimay 74 – 78 %

Wyeast 1762 Rochefort 73 – 77 %

Wyeast 3787 Westmalle

(Westvleteren)

74 – 78 %

Safbrew T 58

Safale S-04

?

? 70 %

75 %

Bron : Wyeast technische fiche en Fermentis

Maximale werkelijke vergistinggraad (Balling) ongeveer 60 – 63 %

Stamwort en bier body

• Normaal maischema en typische gist

• Tijdens fermentatie : 60-65% v/h Stamwort vergist

• Als voorbeeld nemen we WVG = 63% Body = 0,37 * Stamwort

Stamwort °Pt

WV 12°


Westvleteren : stamwort verhogen met suiker


Westvleteren 12 voorbeeld : Stamwort met suiker

Body gemeten = 6,5 °Pt

Stamwort van mout = 6,5 / 0,37 = 17,6 °Pt

Stamwort van mout geeft ongeveer 8,1% ABV

Stamwort gemeten = 21,5 °Pt

Dus stamwort uit suiker = 3,9 °Pt (18% toegevoegde suiker in het stamwort)

Stamwort uit suiker geeft ongeveer 2,5 %ABV

% ABV = 8,1% + 2,5 % = 10,6 %

Werkelijke VG = (17,6*63% + 3,9*100%) / 21,5 = 70%


Vergistinggraad en « body » van bier

Voorbeeld

• Stamwort = 1,070 dit is 182 gram extract / liter

• Eind SG = 1,008 dit is ??? gram extract / liter

• Hoeveel « body » heeft dit bier ?

• Body = werkelijk eindextract = niet vergist stamwort in °Pt of gram/liter

Via tabel Goldiner Klemann en Balling formule

• Stamwort met SG 1,070 = 17 °Pt = 182 gram extract / liter

• Eind SG van 1,008 = schijnbaar vanwege alcohol effect op SG

• SVG = (70-8)/70 = 88,6%

• Balling formule : WVG = 0,81 * SVG = 72%

• Dus ongeveer 28% van het stamwort is NIET vergist

• « Body » = 0,28 * 182 = 51 gram extract / liter

Deze 51 gram/liter bestaat uit dextrines (90%) en peptiden (5%)


Vergistinggraad : schijnbaar (SVG) en werkelijk (WVG)

Voorbeeld stamwort SG = 1,070

• Stamwort heeft 182 gram extract / liter

– Extract bestaat uit vergistbaar en onvergistbaar gedeelte

• Na fermentatie wordt SG gemeten = 1,012

– In tabel is dit 30 gram / liter restextract…..

– Dit is « schijnbaar » eindextract : gevormde alcohol verlaagt SG meting

• Schijnbare vergistinggraad, SVG = (70-12)/70 = 83 %

• Volgens Balling %WVG = 0,81 * %SVG = 67 %

– Dus 33 % van het stamwort is NIET vergist

• Werkelijk eindextract = 182 *(100-67)% = 60 gram/liter = « body »

Body & Vergistinggraad

Enkele referentie waarden donkere Trappist:

meting Proefbrouwerij

( Brew like a monk)WV 12 St Bern 12 WestVl 8 WM Dubbel Chimay rood Chimay blauw Rochefort 10 Rochefort 8

Stamwort °Pt21,5 21,5 17,6 15,6 14,9 18,7 23 19

Stamwort SG1,090 1,090 1,072 1,063 1,061 1,077 1,096 1,078

SVG86% 83% 88% 87% 88% 89% 89% 90%

SG eind1,013 1,015 1,009 1,008 1,007 1,008 1,011 1,008

WVG70% 67% 71% 70% 71% 72% 72% 73%

Body °Pt 6,5 7,0 5,1 4,6 4,3 5,2 6,4 5,1

EBU 38 22 35 26 19 35 27 22


Doel van het maischen

• Oplosbare stoffen maximaal uit mout extraheren

– Mechanisch roeren : oplossen van zetmeel & eiwitten

– Biochemische afbraak door enzymen (tijd-temperatuur)

• Zetmeelkorrels :zwellen, barsten,verstijfselen, afbraak door

enzymen tot vergistbare suikers en niet vergistbare dextrines

• Eiwit : optimum “eiwitbeeld” groot-medium-klein + aminozuren

• Vrijzetten van organische fosfaten : pH daalt van 7 naar 6,2 - 5,9

– pH daling afhankelijk van hardheid water


Maischen

Zetmeel omzetten in vergistbare suikers • Maximaal voor droge bieren

• Gedeeltelijk voor moutige bieren

Twee verschillende stappen tijdens maischen

1° Totale hoeveelheid extract (zetmeel + eiwit) verkregen uit mout

-Functie van extractie efficientie--------------kwaliteit mout

2° Hoeveelheid vergistbaar extract verkregen uit mout

Hoofddoel maischen :


Pils Mout kwaliteit: extractie efficientie : min. 80%

Specificatie Analyse

Dingemans----------------Weyerman

Vochtgehalte% max. 4,5 4,5 4,3

Extract fijn ds% min.80% 81% 81%

Extract grof ds% 79,8%

Verschil grof-fijn 1-2,5% 1,2

Totaal eiwit max. 11,5% 11,2 10,7

Oplosbaar eiwit 4 - 4,7 % 4,2 4,4

Kolbach index 35 – 45 % 37 % 41%

Modificatiegraad bepaald door Kolbach index = oplosbare eiwitten / totaal eiwit

Goed gemodificeerd mout : Kolbach min.37% en friabiliteit min. 81%

Goed gemodificeerd mout : direkt inmaischen op 60-65 °C

Professionele brouwerijen : extractie efficientie van 80 %

Hobby brouwers rond 60-70 %


Maischen : hoofddoel

Zetmeel extract maximaal omzetten in vergistbare suikers

Zetmeel = 20% Amylose en 80 % amylopectine

Vroeger : Eiwit rust bij 52°C en stapsgewijs bij 63°C en 72 °C

Nu : Direkt maischen bij 60 – 65 °C en pH = 5,4 – 5,8


Zetmeel = 20% amylose en 80 % amylopektine

Amylose = Lineair gekrulde draad van glucose moleculen (G)

Amylopectine = vertakte ketens van glucose (G)

Maischen = zetmeel afbraak door enzymen

G


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b5/Amylose.png

http://nl.wikipedia.org/wiki/Afbeelding:Amylopectine.png

Doel maischen : maximum aan vergistbare suikers :

G = Glucose= druivensuiker= dextrose Fructose

G2= Sucrose of sacharose G2 = Maltose

Gisting : G-G3 suiker wordt omgezet in alcohol

100 gram suiker geeft 51 gram Alc.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c6/Alpha-D-Glucopyranose.svg

http://nl.wikipedia.org/wiki/Afbeelding:Alpha-D-Fructofuranose.svg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8c/Saccharose.png

Enzyme activiteit

Optimale werking tijdens maischen


Maximale omzetting zetmeel bij « optimale » temperatuur en pH

Enzyme Optimale

Temperatuur

pH

Limiet dextrinase 55- 60 °C 5,1

Beta-amylase 60-65 °C 5,4 – 5,6

Alfa-amylase 70-75 °C 5,6 – 5,8

Die 3 enzymen breken zetmeel af in :

• Vergistbare suikers : ongeveer 61-65 % van totale extract

• Niet-vergistbare dextrines: ongeveer 35-39 %


a- en b-amylase inwerking op amylose (20%) met

vorming van maltose en kleine dextrines

a-amylase (70-75 °C)

b-amylase (60-65 °C)

reducerend

einde

reducerend

einde

G = glucose

G


a-amylase inwerking op amylopectine

met vorming van dextrinen

reducerend

einde

a-amylase

70-75°C


b-amylase inwerking op amylopectine (80%) met

vorming van maltose en hoog-moleculaire dextrinen

reducerend

einde

b-amylase

60-65 °C

Grensamylase : 55-60 °C Dr.Ing. Ferdinand Meeus www.kwantum.biz

Samenstelling “normaal” Stamwort

• Stamwort = extract = som alle opgeloste stoffen in het wort

= gram extract / 100 gram wort

= °Plato

• Typische samenstelling stamwort ( Prof. Narziss ) :

Fructose & Glucose ( G) 7 – 9 % vergistbaar

Sucrose ( G-G) 3 % vergistbaar

Maltose (G-G) 43 - 47 % vergistbaar

Maltotriose (G-G-G) 11 - 13 % +/- vergistbaar

Dextrines 25-36 % Niet vergistbaar

Stikstofverbindingen (peptiden, FAN) 4-6 % Niet vergistbaar

Smaakstoffen-bitterstoffen-mineralen 2 % Niet vergistbaar

Totaal 100 %

Vergistbaar

Niet vergistbaar

Vergistbaar extract ligt tussen 55-70%, afhankelijk van gewenste biersoort…

Optimaal vergistbaar extract voor « evenwichtig » bier ligt rond 63%

Brouwwater en pH optimum

• Water hardheid is belangrijke factor (brouwen en smaak)

• pH beheersing bij maischen : optimaal bij pH = 5,4 – 5,8

pH Vergistinggraad

Schijnbaar

6,1 73 %

5,9 76 %

5,6 77 %

5,4 77 %

5,2 70 %

pH aanpassen tijdens begin brouwen


Brouwwater typen

• Vooral “hardheid” heeft invloed op vergistinggraad door pH effect..

• Hard “carbonaat-water” heeft meer zuur korrektie nodig tijdens brouwen

Mg/liter Burton-on-Trent

India Pale Ale

Pilsen Munchen Westmalle Westvleteren

Calcium 270 7 76 41 114

Magnesium 60 2 18 8 10

Carbonaat 280 14 152 91 370

Sulfaat 700 5 10 62 145

Brouwwater :

0

50

100

0 20 40 60

Temperatuur (°C)

En

zy

macti

vit

eit

(%

)

Relatie tussen enzymactiviteit en temperatuur

Boven het maximum : snel omlaag

Enzymen werken al lang voor « optimale » temperatuur met maximum aktiviteit

OPTIMUM


Prof. Narziss,Weihenstephan-Brouwerij Uni Munchen

°C Werkelijke

Vergistinggraad

Glucose, Fructose

G

Sucrose

G-G

Maltose

G-G

Maltotriose

G-G-G

50 58% 1,4 0,3 2,1 0,4

55 64% 1,5 0,4 4,1 0,8

60 70% 1,2 0,6 7,1 1,6

63 71% 1,0 0,7 7,6 1,7

67 69% 0,9 0,7 7,9 1,8

71 54% 0,8 0,7 5,5 1,7

75 31% 0,7 0,7 2,1 1,1

80 21% 0,4 0, 7 1,3 0,7

Optimaal gebied voor maximale vergistinggraad : 60-63 °C

80 minuten maischen

Prof. Narziss,Weihenstephan-Brouwerij Uni Munchen

°C / min 5 min 40 min 80 min 100 min

50 °C 53%

55 °C 68% 79% 87%

60 °C 83% 86% 90%

63 °C 84% 88% 90%

67 °C 84% 85% 85% 86%

71 °C 68% 68% 68% 68%

75 °C 39% 39% 39% 39%

Invloed temperatuur en tijd op % vergistinggraad ( schijnbaar)

• Maximale VG : langer maischen bij 60-63 °C

• Moutig bier ( extra dextrines) : maischen bij 70-72 °C

Max. effect TIJD


Prof. Briggs « Brewing Science & Practice «

°C min 15 30 60 120 180

60 % extract 50 53 57 61 62

60 % vergistbaar 36 39 43 48 50

65 % extract 61 62 63 64 64

65 % vergistbaar 44 47 48 51 52

70 % extract 61 62 63 63 64

70 % vergistbaar 41 42 42 42 43

Invloed temperatuur en tijd op % vergistinggraad ( schijnbaar)

• Maximum vergistbaar extract rond 65 °C

• Langer maischen bij lagere °C verhoogt vergistbaar extract

• Maischen bij 70°C geeft hoger extract, maar lager vergistbaar extract


Prof. Briggs “Brewing Science & practice “


Tijdens maischen : densiteit stijgt tot target Stamwort

Tijd

densiteit

1,000

1,050

°Pt

0

12,5


Water / mout 2 / 1 3 / 1 4 / 1 5 / 1

Totaal Extract % 72% 77% 80% 80%

Vergistbaar extract % 52% 56% 58% 58%

Vergistbaar extract %

in totaal extract

73% 73% 73% 73%

Hogere extract efficientie bij dunnere maisch, maar geen effect op % vergistbaarheid


Maïschprocedure : infusiebrouwen

40

50

60

70

80

0 30 60 90 120 150

tijd (min)

T (°C)

45°C

63°C

52°C

73°C

78°C

Zo was het vroeger……..eiwit rust bij 45°C en 52°C

Nu direkt naar 60-67 °C .....zonder eiwit rust


Jodium test einde maischen

• Neem koffielepel wort in wit bordje

• Koelen tot kamertemperatuur

• Voeg druppel jodium oplossing toe

Glucose ketenlengte Kleur

45 blauw

40 blauw

36 paars

21 rood

12 licht rood

< 9 licht oranje&geel

Jodium absorbeert op zetmeel en geeft blauwe kleur


1 Trappist, 3 Abdij en 3 zwaar blonde bieren

(brouwerij school Gent en KUL lab)

WVG

BODY Stamwort

Alcohol % V/V 10 9,2 9 8,7 8,6 8 7,7

CO2, g/liter 8 6,2 8,1 7,8 7,3 9,5 7,7

Stamwort °Pt 20,4 18,4 18,8 18,6 19,4 17,2 16,7

BODY °Pt 5,5 4,5 5,6 5,5 6,6 5,1 5

Schijnbaar extract °Pt 2,1 1,3 2,5 2,4 3,4 1,8 2,3

eind densiteit 1,008 1,005 1,010 1,010 1,014 1,007 1,009

Vergistinggraad schijnbaar 90% 93% 87% 87% 82% 90% 86%

Vergistinggraad werkelijk 73% 76% 70% 71% 66% 70% 70%

Maltotriose, g/liter <0,1 1,2 8,7 1,2 4 3,4 <0,1

Dextrines, °Pt 5,4 4,2 4,7 5,3 5,9 4,4 4,8

Peptiden , g/liter 1,9 2,8 1,6 2,3 2,6 1,9 2,6

1 Trappist, 3 Abdij en 3 zwaar blonde bieren


Samenvatting


Stamwort °Plato = gram extract / 100 gram

• Stamwort einde maischen ideaal beeld evenwichtig bier :

(Kunze, Narziss, Briggs)

– Stamwort bestaat uit 61-65% vergistbare suikers

Maximale Werkelijke Vergistingsgraad (100% mout) =63%


Maischschema voor “evenwichtig” bier

• Mout storten bij 60-63 °C

• Na 2 min pH aanpassen tot 5,4 – 5,6

• Dan 90 min maischen bij 63-65°C, of – 45 min bij 63 °C

– 45 min bij 65 °C

• Opwarmen naar 78 °C en filteren


De betere hoge gisting bieren....

• “Body” of werkelijk eindextract 5,2 °Plato

• Alcohol 8,7 % vol

• Werkelijke vergistingsgraad 70-71 % (hoe kan dat ??)

Niet-vergistbaar extract van mout is ongeveer 37 %

Mout storting target : 5,2 / (37%) = 14 °Plato

Dit geeft ongeveer 6,1 % vol Alcohol

Extra alcohol uit suiker = 8,7 – 6,1 = 2,6 % vol

Suiker wordt volledig omgezet naar alcohol en koolzuur.


Invloed maisch temperatuur en pH op - belgium-beer.be les 22.03.14 ext 2 .pdf · voor bepalen van...

Documents

Transcript of Invloed maisch temperatuur en pH op - belgium-beer.be les 22.03.14 ext 2 .pdf · voor bepalen van...