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酒体颜色控制

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    不知大家是否和我一样,总会遇到酒体颜色和BeerSmith预估出来的颜色相差很多的情况(通常是较深),在颜值即正义的当下,了解颜色产生的原因以及颜色的控制可以说是必须掌握的技能。老样子,闲言少叙,直接切入正题。

    颜色控制主要涉及3个化学过程:1.美拉德反应(不仅产生色素,也会产生风味物质);2.焦糖化反应;3.氧化过程。下面我们来分别阐述这3个过程。

美拉德反应

    美拉德反应可以说是啤酒颜色最主要的来源,在制麦过程以及酿造过程中都会发生大量的美拉德反应。

    糖类(葡萄糖、果糖、麦芽糖等)和蛋白质的构成物质氨基酸发生反应会产生棕色的物质。二者的反应有很多条路径,但最终产物都是一种叫做类黑精的含氮聚合物。美拉德反应是由美拉德在1912年提出的,是食品工业里最基础的一种反应,尽管如此,对类黑精的化学组成以及分子结构还知之甚少。最新的食品科学研究认为:产生颜色的美拉德反应本身并不产生香气物质。而褐变反应是食品工业里香气物质的主要来源,这是美拉德反应的中间反应,产生的香气物质是反应的中间产物以及次要的最终产物。所以产生颜色和香气的反应是同时发生的,当然具体的产物构成和具体的反应环境有关。

    大家感受到的“麦香”大多是由褐变反应产生的,具体可以描述为:巧克力味、焦糖味、烧焦的味道、烘烤味、面包味、果味、枫糖浆味、紫罗兰香、玫瑰香、黄油味、冰糖味等等。麦芽糖和特定的氨基酸结合,会产生一些非常不寻常的味道,比如说:牛肉汤、烤火腿、腐败的土豆以及芥末的味道。类黑精在啤酒中有更直接的影响,在麦汁制备过程中类黑精被氧化,氧化产物会促进啤酒储存过程中高级醇被氧化产生醛类的过程,从而产生老化的感觉。

    美拉德反应的反应物质:糖类和氨基酸,在麦汁中含量丰富。在酿造过程中只消耗其中的一小部分用于美拉德反应的进行。一个专项研究测量出,在酿造过程中,8.6%的氨基酸和3.8%的糖类被消耗。在许多种类的氨基酸中,特定的种类(例如苏氨酸)会被较大量的消耗。在糖类中,消耗量由大到小的排名为:麦芽糖、果糖、葡萄糖。

    美拉德反应受到很多变量影响,包括时间、温度、水质、pH等等。美拉德反应并不需要氧气。其中,时间和温度是众多条件中最重要的两个,不同的时间和温度的搭配会产生不同的最终产物。当然,不仅在酿造过程中如此,在制麦过程中也是一样,所以你应该知道了不同的麦芽为什么会有不同的颜色和风味。褐变反应会在100℃及以上的温度条件下迅速发生,所以麦汁沸煮的时间长短会直接影响啤酒的颜色。美拉德反应途径如下图所示:

    褐变反应需要水的存在,并且水的多少会影响反应速度以及最终产物的组成。美拉德反应会在水含量低时迅速进行。当然,麦汁中水的含量很高,美拉德反应和褐变反应相对进行的比较缓慢。高pH环境会加速褐变反应,研究人员做过一组实验,取pH值由5.77到6.44的多组初始麦汁(其他条件相同),最终制备完成的麦汁色度有很大差别,由5.9°L变化至15.6°L。

其他贡献颜色的途径

    除了美拉德反应之外,其他反应对啤酒颜色也有比较重要的影响。多酚的氧化是带来啤酒颜色的第二重要的反应。多酚通常被叫做丹宁,由麦壳和酒花带来,与氧气反应会给啤酒带来红棕色。你可以在水里单独煮酒花一个小时或更长时间,你就会看到这种现象。

    研究表明,在麦汁制备及发酵的任何阶段,引入氧气而导致的多酚的氧化都会加深酒体的颜色。因此,减少麦汁中的多酚物质以及减少氧化都有助于降低酒体的颜色。这一点对制作浅色啤酒非常重要!

    焦糖化反应是糖类(尤其是单糖)在没有氨基化合物的情况下,加热到熔点以上(一般为140-170℃)时,由于脱水、降解而发生的反应。焦糖化反应在沸煮过程中会较少量的发生,并且会由于沸煮罐的设计以及加热的方式不同而改变。长时间的沸煮以及高比重的麦汁会让焦糖化反应更多的发生,升高pH也会加速反应的进行。

颜色控制

    下面我们来讲一下具体的方法。颜色控制主要分为两个方面,原料和工艺。你想要了解你的酒的颜色来源,这两个方面都要注意。

原料

    麦芽的颜色给酒体带来的颜色就略过了。我们来谈一下酒花,酒花里含有大量的多酚,多酚氧化会加深酒体颜色。除此之外,多酚会导致参与美拉德反应的糖的变少(占总糖重量的2%)。研究表明,与使用陈酒花相比,使用新鲜酒花会为酒体带来更浅的颜色。实验设计如下:沸煮两个小时没有酒花的麦汁,色度是5.1°L;沸煮两个小时投入新鲜酒花的麦汁,色度是5.9°L;沸煮两个小时投入陈酒花的麦汁,色度是6.15°L。不过,这种差别对于家酿玩家来说,可以忽略。

    另外一种需要注意的原料就是酿造用水,若水中碳酸盐含量较高,则pH值较高,会使颜色变深。为什么呢?因为这会加强美拉德反应、会让麦壳和酒花中的多酚更多的析出,并且会加强焦糖化反应。因此,你想要酿造颜色较浅的酒,你必须要从酿造用水中移除碳酸根离子

酿造过程

    酿造过程的每一步都可以对颜色产生很大的影响,下面我们分别叙述。

1. 麦芽的选择和处理

    首先,想要想要酿造浅色的酒,你肯定要选择浅色的麦芽,色度在10°L以上的麦芽会对酒体颜色有非常大的影响,在这部分的论述里,我们把注意力放在基麦(皮尔森麦芽、淡艾等)上。磨麦时麦壳的质量是影响酒体颜色的重要因素,因为带来颜色的多酚主要来自麦壳。需要强调的是,麦壳磨得越碎,多酚释放的越多。因此,为了减少酒体中由麦壳带来的多酚,我们要选择有较轻较细麦壳的麦芽。所以,最好选用二棱大麦而不是六棱大麦。其次,就是我们磨麦时需要注意的了,为了保证糖化效率,同时又使麦壳尽量完整,我们可以采用湿法磨麦:在磨麦前,我们可以用麦芽重量2%的水来湿润麦芽,15-30分钟之后再开始磨麦,这样可以软化麦壳并减少麦壳破碎。同时,这也有助于提高过滤的效率。

2.糖化和洗糟

    在糖化和洗糟时,麦壳中多酚的析出一直在进行,同时我们要考虑那些氧化多酚产生颜色的反应。

    关于多酚的析出,pH是最重要的条件。随着pH值升高,多酚会在糖化和洗糟时更多的析出。总体上讲,糖化pH需要在5.7及以下,5.9以上的pH绝对会让你头大。随着糖化时间的增长,多酚的析出也会提高。因此,在保证糖化充分进行的前提下,我们要尽可能缩短糖化时间。所以,进行碘检,尽早停止糖化。

    对于熬煮出糖法,由于时间较长,并且对部分麦汁进行高温熬煮,会给麦汁带来更深的颜色。当然,这种糖化方法会产生更多的风味物质,对于特定的风格(比如波特)是非常重要的。

    洗糟时,多酚的析出也在继续。洗糟温度超过75℃会让多酚大量析出。同时,你要避免过度洗糟,如果洗出的麦汁pH到达6,就应该停止洗糟了。

    多酚的析出已经讲完了,下面我们来考虑多酚的氧化问题。在这里,通常的情况是热端曝气(hot-side aeration)。麦汁和氧气的任何接触都会使多酚迅速吸收氧气。一些与氧气的接触是不可避免的,我们能做的是在投料搅拌和转移、收集麦汁时减少不必要的氧气吸入。糖化投料时的搅拌是第一个高温曝气的时机,很多家酿玩家都是手动进行这一步的。必须要注意的是,搅拌的程度要尽可能的小;在这个阶段,必须要尽可能轻柔的搅拌,尤其不能引起飞溅,更不要产生漩涡!因为漩涡会吸入大量的空气。对于自动搅拌装置也是一样,尽可能缓慢的转动,阶段性的搅拌而不是一直搅拌。

    热麦汁吸氧是颜色和老化成分的重要来源。你需要重新评估从糖化到麦汁冷却入罐的每一步来确定麦汁吸氧的来源,比如说麦汁的飞溅以及过度的搅拌。在进阶操作中,转移麦汁的过程中,泵的使用是一个吸氧的来源,因为气穴现象会迫使氧气进入麦汁中。基于重力的麦汁转移是最小化此过程麦汁吸氧的好方法,尽管有时操作会有一些困难。

3.麦汁的煮沸和分离

    煮沸过程是麦汁颜色最重要的来源,对于浅色啤酒,三分之二的颜色来自这个过程。沸煮为美拉德反应提供了一个良好的环境,沸煮的时间和强度很大程度上决定了酒体的颜色。当然,剧烈的沸煮有很多其他的作用,并且通常来讲,不要由于过度在意酒体颜色而让沸煮时间少于60-90分钟。沸煮时添加酒花也会带来多酚,同样,高pH也会增加酒花中多酚的析出。所以,作为苦花,你可以使用高α酸的酒花来减少酒花用量。焦糖化反应也会在沸煮阶段发生,加热的方式和沸煮锅设计的不同会影响焦糖化反应的过程。长时间沸煮过程中发生的焦糖化反应所带来的香气是类似苏格兰艾尔这样的风格需要的特点,在这里,焦糖化会带来与水晶麦芽不同种类的“麦香”。

    沸煮结束后,迅速的降温有助于减少颜色的加深。在家酿中,我们可以通过换热器将麦汁迅速降温。对于商酿来说会稍微令人头疼,因为在沸煮完成后,麦汁会在回旋沉淀槽保持一段时间的较高温度。除此之外,期间麦汁的转移和回旋产生的漩涡会不可避免的吸入额外的氧气。尽管如此,如果热凝固物可以较好的形成并且较好的与麦汁分离,推迟麦汁的冷却也不完全是负面的(对于颜色控制)。因为热凝固物会携带加深颜色的物质,所以高效的分离会降低麦汁颜色。

4.发酵过程

    随着发酵的进行,麦汁的颜色会降低。发酵带来的麦汁颜色降低与大量酵母的聚集沉降有关,因此你必须保证合适的接种率和酵母良好的生长:麦汁要正确的充氧、要有足够的自由氨基等,只有这样,在发酵的过程中,麦汁颜色才会较成功的降低。当然,这些条件也是做好发酵管理所必需的。对于不同的酵母,麦汁颜色下降的程度也会改变。构成颜色的物质存在于冷凝固物中,所以,时常将冷凝固物分离出来也是降低麦汁颜色的方法。

    总结一下,对于原料:1.选择二棱大麦;2.湿法磨麦;3.选择新鲜酒花;4.酿造用水除去碳酸根。对于糖化及洗糟:1.糖化pH控制在5.7以下;2.进行碘检,及时停止糖化,缩短糖化时间;3.不要过度洗糟,监测洗出麦汁的pH或调整洗糟用水的pH;4.投料时轻柔搅拌,绝对不要产生漩涡;5.减少泵的使用,通过重力转移麦汁。对于沸煮及分离:1.使用高α酸酒花增苦;2.沸煮时间不要过长;3.沸煮完成之后迅速降温;4.高效分离热凝固物。对于发酵:1.做好发酵管理;2.及时除去冷凝固物。

    这篇文章算是我的学习笔记,主要资料来源:《Designing Great Beers》,byo.com,《How to Brew》

    下图是我的微信二维码,希望能和大家多多交流学习





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——我不是懒,我只是懒得签名而已。PS:汽泡菌
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