Fermentering af øl | Teknikfag - Proces, levnedsmiddel og sundhed A

Side 1

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

HTX 3. år

Fermentering af øl produkt

Billede af gæringsforsøg, med forskellige koncentrationer, af grape – hvor antallet af bobler måles, i en periode.

Indholdsfortegnelse

Forord Side 1

Indledning Side 2

Spørgsmål omkring øl Side 3

1.0 Øl & industri Side 4-7

1.1 Industriel ølproduktion

1.2 Mulige optimeringer & forbedringer ved industrielt øl brygning

1.3 Råvarer i industrien

2.0 Gæringsprocessen Side 7-18

2.1 Teoretisk gennemgang af gæringsprocessen

3.0 Enzymer Side 19-20

3.1 Enzymer generelt

4.0 Fermenteringsprodukt Side 20-29

4.1 Fra forsøg til produkt

5.0 Virksomhedsperspektiv Side 29-31

5.1 Sensorik & kvalitetsbedømmelse

6.0 Miljø- & helbredsmæssige konsekvenser Side 31-32

6.1 Levnedsmiddelhygiejne

Konklusion/Sammenfatning Side 32

Tidsplan & Logbog Side 32-37

Tidsplan over projektets forløb (angivet i uger)

Logbog over den daglige forløb

Litteraturliste/Kildeoversigt Side 37-39

Bilag Side 40-

Spørgsmål omkring øl

Flowdiagram over øl brygning

Nogle udvalgte afsnit fra forsøgene

Diverse sendte mails igennem projektforløbet

Datablade

Side 2

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

Titelblad med resume

Horsens HTX – Højre Teknisk Eksamen

Titel: Fermentering

Tema: Øl

Projektperiode: Uge 9, 2006 til uge 19, 2006

Sideantal: 32

Fag: Proces- og levnedsmiddel A

Udarbejdet af: Resume

Dår Sarusie Udgangspunktet for denne rapport, er at der gives fors-lag til optimeringer både teoretisk og praksis, sådan at de kan supplere hinanden. Ud over det, kommer den ind på nogle væsentlige ting indenfor øllets fremstilling,

Gruppebetegnelse: dvs. dens proces og de mere specifikke teoretiske be-mærkninger.

Klasse: 3. B Rapporten kommer også ind på den mere ”følsomme” del af øl – sensoriske bemærkninger og kvalitetsbedøm-

Årgang: 2006 melse. For at give en bedre forståelse for gærens bear-bejdning af glukose og andre fermenterbart sukkerarter vises der både vha. illustrationer og skrift, hvordan de forskellige processer forløber inde hos gærcellen.

Lærer/vejledere:

Denne rapport vil guide læseren sikkert igennem øllets kornrige univers, og vil forhåbentligt, give læseren en forståelse af hvad egentlig en brygning går ud på, og det kæmpemæssige praktiske arbejde, der medfører.

Side 3

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

Forord

Rapporten er lavet ud fra udgangspunktet af fermentering, som jeg har valgt ud fra 4 andre hovedemner, man kunne beskæftige sig med, er levnedsmiddelteknik, analyseteknik, nonfood produkt og kemiske hjælpemidler. Ud fra fermentering, har jeg valgt at beskæftige mig indenfor øl produkter. Grunden til at jeg har valgt dette emne, som mit eksamensprojekt, er fordi jeg synes at det kunne være utrolig spændende at beskæftige sig med øl, selvom det er et gammelt, kendt drikkevarer, der udtrækker sig mere end 10.000 år siden. Mit mål er at fremstille et fermenteringsprodukt, som skulle være en selvfremstillet øl, brygget på gymnasiet. Der skal være konkurrencedygtigt med andre industrielle øl produkter der findes.

Derudover kræves der, for at produktet bliver så optimalt som mulig, en kreativ og mål fast optimering. Der kunne være relevans, for mikroorganismernes vækst og produktion af alkohol i øllet.

Projektet skal laves oppe på gymnasiet og derhjemme, hvor på gymnasiet får man de planmæssige timer til at lave sit produkt, samt rapporten. Jeg har ud fra min beskæftigelse, valgt at lave et produkt som skal forgå inde i skolens kemilokale, mit produkt som omhandler øl, kræver meget opmærksomhed, da jeg skal holde øje med gær væksten, dog kan det være lidt problematisk, i weekenderne. Forsøgets udstrækning er på 1-2 uger, derefter vil gærcellerne enten producere mindre ethanol eller stoppe produktionen. Under projektets forløb regner jeg ikke med at bruge de 500 kr. jeg har til rådighed fra skolen (da der skal evt. mere købes flere forsøgspræparater til fremstillingen af produkt), til projektet, fordi skolen har stort set, det jeg har brug for, eller hvis de ikke har, kan det være nødvendigt at improvisere, hvis man vil undgå tidsspild, sådan at man undgår, at komme bagud i tidsplanen.

Her i starten af rapporten, vil jeg gerne understrege, at det er for mig en stor betydning, at takke nogle personer, der har været meget behjælpelige med at skaffe oplysninger og materialer omkring emnet, samt ved produktfremstillingen, sådan at mit projekt bliver mere indholdsrigt. Jeg vil derfor gerne takke, som de første, mine vejleder for at have hjulpet mig igennem projektet og kommet med saglige forslag og argumenter til projektet, håndbrygforumet (forum for hjælp til håndbryg), hvor erfarende håndbryggere ikke mindst har svaret, hurtigt og konkret, på mine betvivlede spørgsmål, der efterhånden meldte sig. Jeg har også i sinde at takke litteraturgivere, så som Juelsminde bibliotek, Horsens bibliotek og KVL, for deres venlige og forstående måde, at skaffe de nødvendige bøger og andet litteratur til

mig, samt Vinolhobby A/S, som har skaffet mig de nødvendige råvarer og har givet en god

kundeservice til mig. Til sidst, vil jeg gerne sige, at jeg håber at læseren får en behagelig og indholdsrig læsning.

God læselyst!

Side 4

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

Indledning

En lignende form for øl regner man med, stammer fra stenalderen, over 10.000 år siden, hvor man opfattede øl, som en kilde til næring. Øllet blev på sin vis brygget på samme korn som bruges til brødbagning, men efter fremstillingsprocessen til øl, blev stivelsen som findes i kernerne omdannet til proteiner og opløste sukkerstoffer, der gør den mere nærende i forhold brød. Munke brugte for eksempel stærk øl, til at beskytte deres heldbred under fastedagene, samt findes der spor helt fra det gamle Ægypten, hvor faraoerne brugte oftest øl, som en flydende valuta dvs. han betalte sine medarbejdere med daglige rationer af øl. Øllet blev suget igennem nogle små tynde rør, for at undgå munden fuld af bygkerner, der flød rundt i det ufiltrerede øl. Der findes utallige eksempler og beviser fra vor forfædre, har brygget og anvendt øl, til både handels- og næringsmæssig årsager. I dag er øl, mere et produkt man indtager som et nydelsesmiddel, samt ligger der også handelsmæssige aspekter – som ligger til grunde for, at der i dag findes utrolig mange forskellige typer af øl. Der skal dog ikke glemmes, at råvarerne til de forskellige øl brygninger har også gennemgået en udvikling, samt er risikoen for kontaminering forbedret, da man i dag anvender foruden varm vand, forskellige kemikalier og antioxidanter, der holder mikroorganismer væk.

I gamle dage brugte man forskellige urter og planter, man kunne finde ud i naturen for at krydre øllets smag, f.eks. nelliker, muskatnødder og bær. Før i tiden anvendte man også pors eller Myrica gale, i stedet for nutidens humle (som anvendes stort set i alle bryggerier i dag).

Der blev som et eksempel drukket porseøl ved kong Valdemar Sejrs hof, hvor humlen ikke nævnes. Det fremgår også i flere historiske kildematerialer. I de ”Roeskilde Bispers Jordebog” fra 1370, omtales markområder, hvor der blev dyrket pors. Porsøl blev kendt omkring dens kraftige udslag af tømmermænd. Fattige bønner i Jylland, anvendte også pors i stor stil, når der skulle hjemmebrygges, da humlen, var alt for dyr at anskaffe sig. Humlen kom fra det centrale Europa mere nøjagtigt fra Tyskland, hvor det hurtigt pga. den stærke bitterhed, anvendt i øl, og derved brugt som en erstatning af blomster, bær og blade – deriblandt pors.

Det har før i tiden skabt store konflikter, mellem de forskellige klasser af mennesker. Først i

1100-tallet kom det til Danmark fra Frankrig, som blev lige så stor succes.

De fleste øl, har derfor en historie bag sig, som gør det til noget mere, end blot et nydelsesmiddel. Jeg vil ud fra dette projekt lave forskellige forsøg, til dokumentation og optimeringer, der kan være relevans for mit endelige fermenteringsprodukt. Jeg kommer bl.a.

ind på organoleptisk bedømmelse, optimering bygningsprocessen vha. industrielle enzymer og tryktilpasning i flaske.

Side 5

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

Øl & industri

1.1 Industriel ølproduktion

Som der blev introduceret i indledningen, har øl meget dybe rødder i menneskets historie, som ligger til grunde for vores øllets effektivisering. Da øllet blev behandlet og optimeret igennem flere århundrede til det øl vi kender i dag, hvis man ser på det som en helhed. Der findes som sagt utrolig mange forskellige øltyper, som stammer fra forskellige lande, nogle få øltyper er endda blevet udviklet siden 1880-tallet. Det var som regel de lyse undergærede øltyper, som fremstillet i store mængder og blev udbredt eksplosivt over hele verdenen – Det som regel den første øl vor forfædre fremstillede. Det første gennembrud til det vi kalder ”moderne øl”, skete først da Emil Chr. Hansen fandt en metode til at rendyrke gæret, som netop gav en ensartet kvalitet på øllet – derfor steg vores viden omkring brygningsprocessen nærmest eksponentielt.

I middelalderen bad de til gud, før de igangsatte et bryg, hvorimod i dag vha. vores moderne teknologi og viden, kan en brygger slå op på en online database og på blot få sekunder, finde information omkring det pågældende gær type, og kender dens adfærd, samt hvilken stoffer den danner i gærcellens stofskifte (metabolisme). Et andet eksempel kunne være at i oldtiden, måtte bryggerne, konstant overvåge deres malt, for at sikre at de enzymer der skulle nedbryde amylase ikke ødelægges af røg og sod fra ilden, hvorimod en moderne brygger i dag, kan købe 100 % isoleret amylase, som kan sikre en effektiv og succesrig brygning, selv ved det dårligste byg høster. Pasteuriseringsmetoder er også utallige i dag, der netop gør, at øl produkterne kan holde sig over længere tid, hvorimod i oldtiden, havde man kun humlen, til at holde bakterier ude, og derved undgå kontaminering. Man kan derfor sige, at ud fra et moderne teknologisk synspunkt, er det ganske imponerende, hvad der kan udrettes – hvis der ses på øl.

Før vi kigger nærmere på den industrielle proces, skal der fastslås at der findes mange forskellige typer af opstillinger, det betyder at det ikke nødvendigvis den samme brygningsmetode, bryggerierne bruger. Det er som regel de store bryggerier der har råd til de typisk avancerede opstillinger, mens de mindre bryggerier bruger en mere traditionel metode.

Denne proces beskrivelse, vil mere omfatte de mindre bryggerier, end de store. Under følgende afsnit vil jeg komme ind på støbningsprocessen, spiringen, tørringen og behandling af aroma i det tørrede malt, som er de helt grundlæggende processer, før malten viderebehandles på bryggerierne, til det vi kender i dag som øl. Støbningen er den første fase ved maltningsprocessen, som går ud på at starte den biologiske vækstcyklus – det gøres ved at man lader kernerne absorbere vand under kontrollerede forholde, sådan at man ikke risikere, at drukne kornet. Dette gøres ved at man støber kornet, ved at tilføre vand, hvorved der skiftevis foretages en trækning af vandet tilbage. Formålet ved processen, er at opnå en fugtighedsprocent på 45 %, sådan at de nødvendige enzymer, under enzymsyntesen startes.

Herunder vil den enzymatiske proces ikke omtales yderligere, da i dette afsnit kun omtales produktionen i praksis (henvises til afsnit 1.2), men kort frigives der nogle enzymer, hvor en af de første er beta-glucanase, som lige efter frigivelsen straks begynder at nedbryde cellevægen omkring kornet, ligeledes aktiveres der også nogle proteinaser (proteinspaltende enzymer), som nedbryder proteinlaget omkring stivelsen. Denne proces tager typisk omkring 40-50 timer at fremføre, hvorefter man dræner vandet efter støbningen, sådan at kernerne er klar til den næste fase, kaldet spiringen.

Næste fase spreder man det støbte korn ud på en overflade, med henblik på at starte spiringsprocessen. Under spiringsprocessen aktiveres hovedparten af enzymerne, deriblandt alfa- og beta-amylase (kig under afsnit 2.1), der nedbryder stivelsen, som nu er nemt adgang til – til fermenterbart sukker. Det man ønsker ved spiringen, er at aktivere enzymerne, sådan at de senere oplageres i den senere efterfølgende mæskning på bryggeriet. For at kunne starte

Side 6

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

nedbrydningsprocessen, og for den skal foregå optimalt, styres denne nedbrydningsproces i den grad af forskellige parametre dvs. temperatur, luftfugtighed og pH, præcis som ude i naturen, hvor nedbrydningen sker naturligt, hvor sukkeret omsættes videre til energi, hvor planten bruger omkring halvdelen (57 %) til vækst osv., mens resten bruges til andet formål.

Under spiringen udvikler kornet meget energi i form af varme, der kan blive så intens at enzymerne ødelægges af den høje temperatur, derfor sørger man for at sprede kornet og vende kornet regelmæssigt, i stedet for at lager den i tætte bunker, for at sikre at kornet kan komme af med varmen – det sikres ved at man anvender en fuldautomatisk maskine til at nærmest pløje sig igennem kornet, der samtidig sikre kornet en adgang til kuldioxid, samt at rodeskuddene ikke filtrer sammen. Når kornet er langt inde i spiringsprocessen (normalt efter

7-9 dage), sender man det videre til tørringsprocessen, når enzymindholdet er optimalt, dette sikres ved forskellige målemetoder, som ikke vil blive videre behandlet, men der kan da nævnes at i gamle dage, indikerede man den færdige spiring ved at det første spæde skud fra kornet viste sig.

Tørringen, også kaldet, som kaldes på bryggerisprog kølning, dette sker typisk med nogle tromler, som har indbygget gennemstrømning, sådan at kornet hele tiden tilføres varmt luft imens det forarbejdes rundt af tromlerne, sådan at vandet fordampes og drives væk fra kornet, dette gør samtidig at enzymerne og andre mikroorganismer inaktiveres, da kornet omdannes til et konserveringsprodukt, og de kræver et relativt fugtigt miljø for at aktiveres.

Hvis man fremføre en hård varmetørringsproces vil det resultere i at enzymerne og andre gavnlige mikroorganismer ødelægges under processen, derfor skal man være forsigtig omkring temperaturen – da det nedsætter kvaliteten, som så giver et lavere udtræk af maltsukker, under mæskningen, derved mindre alkohol i det færdige produkt, problemet kendte man til i gamle dage, hvor man ikke havde avanceret teknologiske hjælpemidler til bestemmelse af fugtigheden og temperatur over hele kornmassen.

I dag findes disse problemer ikke mere, da man har konstant styr på temperatur og fordelingen af det tørre luft i kornmasserne. Når tørringen er færdig, vil man opdage at kornets smag har ændret sig betydeligt, dette skyldes enzymernes indvirkning, dvs. hvor langt kornet har nået i sin spiringsproces. Som et tillæg til malten, kan man tilføre malten ekstra aromastoffer og farve, man rester malten, med høje temperatur, men det en kraftig brændt smag, en anden traditionel metode, er at karamellisere malten, hvor sukkermolekylerne afgiver vand og ændre deres struktur, til brunfarvede komponenter med sødlig smag

(karamel). Der findes utrolig mange forskellige behandlinger af malten efter tørringen, som har karakteristisk indflydelse på øllets farve og smag. En kendt proces er Maillard bruningsreaktion, som er en kompleks biokemisk reaktion (kig under afsnit 5.1), som giver øllet en hel ny egenskab, sådan at man kan fremstille en mørkere øl, uden ristet smag, samtidig bliver maltens enzymer bibeholdt. Ristningen kan optræde som en sammensat forarbejdelse af kølningen.

Efter den videre behandling af maltens aroma og farve, sælges det som et færdig produkt til forskellige bryggerier, hvor malten knuses, medmindre bryggeren bruger forbehandlet eller maltekstrakt. Det knuses ved at man sønderslår malten, således at stivelsesdepotet, også kaldet endosperm brydes, sådan at stivelsesgranulat (pulverformigt materiale), kan blive frigjort. I denne proces er det vigtigt at man ikke maler maltet, da cellulosen fra skallerne, skal bruges som et naturligt filtreringsmedie, ellers vil urten klumpe sammen, og derved gøre selve urtseparationen (kig længere nede), mere besværligt. Når malten knuses gøres det typisk med vand, da man undgår cellulose støv, hvilket er brandfarligt, i større mængder. Hos bryggerierne, har de malten i store siloer, som så løbende bliver behandlet ved at det automatisk overføres til maltmøllen. Man anvender normalt tørknusning, da det er lettere at rengøre, når der er tale om behandling af råfrugt, sker der ikke noget ved at man maler det, fordi råfrugt ikke har en cellulose skal, der skal anvendes som filtreringsmedie.

Side 7

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

Under mæskningen bliver stivelsen, som nu er frigjort, nedbrudt til fermenterbart sukker, hvilket gør at denne proces er helt centralt for alle bryghuse. Man anvender, som tidligere blev nævnt, beta-amylasen der optræder naturligt i malten, som katalysator (se afsnit 3.1), hvorved den nedbryder stivelse til dextriner (består af 5-100 glukosekæder), som så overtages af alfa-amylasen, som til sidst nedbryder det til glukose-enheder (se afsnit 2.1). Generelt får alfa-amylasen lov til at arbejde ved en temperatur på 65 °C, derved begynder stivelsens krystalliske struktur at ophæve, og bliver i stedet en mere elastisk-masse (gelatiniseret), som gør, at det bliver en del lettere for de to enzymer at nedbryde stivelsen. Under en normal mæskning bliver cirka 85 % af stivelsen nedbrudt. Selve mæskningen sker ved at man aktivere enzymerne igen, ved at give dem fugtighed dvs. man blander det knuste malt med vand (dog ikke kogende vand). Som sagt er enzymer meget afhængige af deres ydre miljø, så derfor styres de af samme parametre som spiringen, nemlig pH, temperatur, fordelingen af vand og malt, samt hvor lang tid de får lov til at arbejde. Hvert enkelt enzym, har deres helt egen temperatur, hvor de arbejder mest optimalt, eksempelvis for alfa-amylasen er det 65 °C, mens for proteinaser er det omkring de 55 °C, hvorved temperaturintervallet 75-80 °C, bliver enzymerne nedbrudt.

Et problem for brygmesteren, kunne være at regulere temperaturen, da enzymernes arbejde, gør at væsken bliver tynd, og derved kan nemmere stige i temperatur, sådan at enzymerne bliver ødelagt. Angående pH-værdien ønsker, skal den være en anelse lavere end vand dvs. pH under 7,0, et surt miljø – hvor almindelig vands mineralske salte har relevans, da de bibeholder det sure miljø, under mæskningen. Ligeledes med temperaturen, gælder det også for pH, da enzymet amylase, arbejder bedst ved et pH-interval på 5,0-6,0, mens proteinaser arbejder bedst ved en pH-værdi helt ned på 4,5-5,0. Der kan anvendes mange forskellige mæskningsmetoder bl.a. traditionelle infusion, trinvis infusion, dekoktion og dobbelt infusion. I dette afsnit vil der kun blive beskrevet den traditionelle infusion, som foregår af samme princip som kaffebrygning, hvor man først opvarmer vandet til en lidt større temperatur, man ønsker til mæskningen, hvorefter det overhældes på det knuste malt, oh man lader det trække i et stykke tid, hvor temperaturen gradvist vil falde til det ønskede niveau. Bagefter filtreres urten og eftergydens med varmt vand (70-78 °C), optil flere gange, sådan at urten bliver helt klar.

Det er så vidt en meget nem og billig måde at mæske på, så det er ikke overraskende at mange mikrobryggerier og håndbryggere bruger metoden, da de ikke har råd til mere avancerede udstyr. Men denne metoder giver uheldigvis også den ringeste udbytte af maltsukker i urten – der supplerer man ofte med ekstra glukose, for at alkoholprocenten kommer op på det ønskede.

Bagefter mæskningsprocessen separere man oftest urten, fra maltrester, også kaldet masken, som består af rester af råfrugt (kan f.eks. være majs og rismel) eller humle. Man anvender urtseparation af mange grunde bl.a. for at give urten gode betingelser, ved at gør at urten har en den rette sukkerkoncentration, gøre urten mere klar og med lavt iltindhold som muligt.

Denne proces bruges der generelt ikke særlig stor at fremføre, så for industrielle bryggere, er det vigtigt ikke at bruger alt for lang tid på den, sådan at man kan øge ens produktion. Når urten er separeret fra masken, eftergyder man på samme måde, som ved mæskningen, for at få det sidste sukker trukket ud i malten, hvilket er alt afgørende alkoholprocenten senere. Men under denne proces, skal man være meget varsom, da processen nemt kan gå galt, man skal dels passe på at man ikke kommer til at fortynde urten alt for meget, den skulle gerne have en tilpas fordeling, dels kan man, komme til at styrke en uønsket virkning i øllet. Efter urtsepareringen, overføres urten videre til en stor kedel, hvor urtkogningen foregår, mens masken, der er et affaldsprodukt, bruges til dyrefoder, da det indeholder store mængder af cellulose, proteiner og mineraler.

I dette stadie har urten en stor indhold af kulhydrater, op imod 3/4 af urten består alene af

fermenterbart sukker, i form af almindelig glukose, fruktose og maltose, samt nogle

Side 8

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

polypeptider (undergruppe af proteiner, består af mange aminosyrer), proteiner og tanniner [1], men dette afhænger i grad af malten, samt hvilken råfrugt der anvendes. Der skal god siges at de forskellige proteinstoffer er ikke ønskede i den færdige urt, derfor koger man bl.a. urten bagefter. Opvarmningen af urten i kedelen foregår helt op til kogepunktet (100 °C) i 45-60 minutter (afhænger af hvilken øltype). Selve formålet ved processen er at nedbryde de tilbagevendende enzymer og forskellige mikroorganismer i urten, som kunne virke kontaminerende (forurenende). Der foregår som bekendt en sterilisering af urten, da enzymerne som kommer fra malten ikke kan tåle temperaturen på over 80 °C, samt udfældes tanniner og proteiner. Kogningen kan også bidrage med en øget sukkerkoncentration. På et tidspunkt under kogningen, tilsættes humlen, der under varmepåvirkning adskiller sine essentielle olie og bitterstoffer, som er med til at give øllet den karakteristiske bittersmag.

Bitterheden og humlearomaerne afhænger dog af hvor lang tid humlen bringes i kog, i urten, hvis man f.eks. ønsker en mild bittert øl, tilsætter man kun en lille portion humle i starten af kogningen, mens hovedparten tilsættes i slutningen af kogningen. Grunden til det, er at disse essentielle olier, der er kilden til humlens aromaer, nemt bliver nedbrudt under længere tids kogning hvis, med høj bitterhed tilsættes hele humlen i starten.

Det sidste stadie, inden fermenteringen er urtnedsvaling. Der går ud på at man vha. en form for varmeveksler udnytter urtens varme til at opvarme mæskevandet, til næste ølproduktion da, som bekendt efter kogningen har urten en meget høj temperatur, som gæren ikke kan tåle, derfor sker der en form for nedkøles med energiudnyttelse, men en anden grund er, at det gælder om at nedkøle urten så hurtigt som muligt, ellers risikere man en øget risiko for kontaminering. Man nedsvaler temperaturen, alt efter hvilken gær man bruger. Undergærede typer til omkring 10-15 °C og overgærede, kan tåle højere temperatur på 15-20 °C. Hvis man som sagt bringer temperaturen hurtigere vil øllet ikke nå at blive kontamineret og lige så snart gæren er tilsat, vil problemet minimeres, da gæren er rimelig aggressiv, der er med til at holde bakterieniveauet nede. Hovedgæringen starter, også kaldet primære fermentering. Det kan forgå ved åbne gæringskar, hvor man umiddelbart skulle tro at der ikke gæres pga. gærens adgang til ilt, og adgang til vildgær og bakterier. Men det blev ikke til et særlig stort problem, da allerede ved i første 12 timer udvikler gæren et kraftig skummende lag på overfalden, der lægger sig over urten, og er dermed med til at beskytte imod luftspore, samtidig med at kuldioxiden kan slippe ud. En klassisk metode, som er blevet brugt før industrialiseringen, men blev senere erstattet af et avanceret gæringssystem, som udnytter gærens voldsomme udvikling til at separere gæren fra øllet, derved bliver øllet mere klart og gæren blev nemmere at separere. Metoden var ganske simpel, med en opsamlingskar konstrueret ovenpå gæringskarret, som var forbundet med to røre, hvor gæren ubekvemt kunne presse sig op, i takt med fermenteringsprocessen, og blive isoleret.

Man skal være omhyggelig, når gæren påsættes, helst ikke for meget eller for lidt, hvor urtens temperatur skal kunne afspejle gærens temperaturvilkår. I starten kræver gæren noget ilt

(aerobt) for at forøge dens antal og tilpasse sig de nye omgivelser, det tager op imod 48 timer før den viser tegn på fermentering. Bryggerierne afkortes væsentligt gæringsproces tiden, ved at man udnytter gæren, fra et andet bryg med samme betingelser, sådan at gæren er allerede kender til miljøet den færdes og enzymerne er allerede aktiveret, det bygger på samme princip, når man anvender en gærstarter. Derefter skal processen foregå fuldstændig anaerobt

(iltfri), for at få den alkoholiske fermentering i gang, ved at gæren starter med at omsætte glukose og fruktose, som er nogle af de simpleste sukkermolekyler, samtidig vil den begynder at omsætte saccharose og maltose. Allerede efter nogle få dage, vil den kaste sig over nogle mere komplekse sukkerforbindelser, så som maltotriose. Selve processen er meget avanceret og komplekst anlagt, men den udførlige fremgangsmåde vil blive behandlet under afsnittet

1

Tannin, også kaldet garvesyre, er en organisk forbindelse, der optræder som et let hvidgult pulver med en karakteristisk lugt. Tannin er letopløselig i alkohol, vand og glycerin, dog ikke i æter. Kan fremstilles af galæbler.

Side 9

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

gæringsproces, men kort sagt udvikles der fra sukker - kuldioxid, alkohol og energi, som gæren udnytter under selve processen. Udover disse affaldsprodukter, som gærcellen fremstiller, dannes der også andre biokemiske komponenter, som har en betydning for øllets smag bl.a. fuselalkohol [2], aldehyder og ester [3], hvor aldehydet giver øllet en særlig aromatisk stræk. De vigtigste er dog acetaldehyd og diacetyl, som begge dannes i store mængder, derfor er de dominerende i både smags- og duftindtrykket i øllet. Acetaldehyd har en specifik duft af umodne æbler, mens diacetyl, har mere en duft af flødekaramel. I mindre mængder har de begge aldehyder, ikke nogen større indvirkning, men ved større mængder, som udskilles under fermenteringen, er de ikke acceptable, derfor lager man øllet, fordi acetaldehyd bliver nedbrudt med tiden.

Når bryggeren mener at fermenteringen er færdig, kan man stoppe processen på forskellige måder, bl.a. ved at sænke temperaturen, til omkring frysepunktet, for de undergærede typer, mens lidt højere for overgærede, sådan at gæren bliver inaktivt eller dør. Man kan også bruge den mere moderne metode, som ikke er særlig tidskrævende, nemlig ved at tilsætte kemikalier, men ulempen er, at øllet ikke bliver så klart, som ved nedkølingen. Lagringen bliver bestemt alt efter hvilken type øl, der er tale om, dog ligger den omkring 4-6 uger.

Bagefter kan man filtrere øllet, hvorefter den er klar til tapning og kapsling. Nogle vælger at pasteurisere flaskerne, ved at overbruse flaskerne med varmt vand (65 °C) i cirka 60 minutter, for at undgå kontaminering. Flowdiagrammet over hele processens forløb dvs. øl brygningen, kan ses under bilagene, der er vedhæftet rapporten (bilag nr. 1).

1.2 Mulige optimeringer & forbedringer ved industrielt øl brygning

Under den traditionelle brygningsproces (kig afsnit 1.1) bliver malten repræsenteret, som en bidrager af stivelse, proteiner og fungere som enzymkilde. Men behandlingen af malten, for at aktivere enzymerne er relativ kostbar at fremføre, samt ikke særlig effektiv måde at anskaffe sig enzymer på. Man kan derved spare mange omkostninger ved at erstatte en del af malten, som allerede er forarbejdet, med umaltet materialer, f.eks. byg og havre, samtidig med man tilsætter enzymer, som er industrielt fremstillet vha. mikroorganismer, som kan være gensplejsede. Det gør at der opstår en mere effektiv kontrol af øl fremstillingen, for industrielle enzymer er bygget meget ensartet med hensyn til kvalitet og aktivitet, hvorimod malten er mere varierende af kvalitet, der netop er afhængig hvordan malten blev behandlet og hvilken kvalitet malten har. I dag har vi også et langt større udvalg af forskellige enzymer, hvilket gør det muligt, for bryggeren, at indstille og tilpasse enzymerne til brygningsprocessen. Denne metode er som sagt billig, men også naturlig erstatning for malten, idet den indeholder de selv samme bestandsdele som malten. Byg har også en meget ringe indehold af enzymer (med undtagelse af beta), og for at processen skal foregå nogenlunde regelmæssigt tilsættes umaltet byg, polysakkarider samt proteinspaltende enzymer (amylase, glukanase og proteinase).

Angående filtreringshastigheden ved urtsepareringen, efter mæskningen kan den godt optimeres, da den stadig er utilfredsstillende. Dette skyldes nogle polysakkarider og beta-glukaner, som findes i malt af dårlig kvalitet, der netop gør, at malten bliver ikke tyndflydende, som den skulle – det resultere i at det bliver en del vanskeligere at få malten til

2

Fuselalkohol, er en kompleks form for alkohol, som dannes alt efter temperatur og proteinindholdet i malten og råfrugten. Dette gør at det er som regel er mest overgærede typer som har et højt indhold fuselalkohol, mens

undergærede indeholder færrest.
3

Estere dannes under en kemisk forbindelse mellem syren og alkoholrest, under fraspaltning af vand. Disse estere har små molekyler (kort kulstofforbindelse) og har en karakteristisk lugt. Kendes bl.a. fra frugters aromaer, som skyldes delvist estere.

Side 10

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

at løbe igennem filtret. Dette gælder os for ikke nedbrudte beta-glukaner, som også senere kan give problemer under gæringen, især når der skal brygges øl af højt alkoholprocent – netop fordi beta-glukanerne er dårlige til at blive opløst i alkoholen, samtidig med at bliver, til en elastisk masse, som gør filtreringen som sagt vanskeligere. Disse problemer kan dog forebygges ved at anvende enzymer under mæsken dvs. beta-glukan spaltende enzymer

(beta-glukanaser). En anden ting der kan optimeres, er anvendelsen af råfrugt, hvilket ikke har særlig stort proteinindhold. Problemet har ligget i, at man ikke rigtig kunne tilsætte råfrugt, uden at ødelægge det samtlige proteinindhold, som netop skal omsættes til opløselige proteiner. Det kan så forbedres, ved at enten tilsætte direkte ekstra proteiner, eller skabe en bedre omsætning af maltens proteinindhold. Normalt efter mæskningen, er kun 30-40 % af maltens proteiner der udnyttes dvs. gjort opløselige, derfor kan man tilsætte proteinspaltende enzymer, der kan give en bedre udnyttelse af proteinerne, og dermed skabe bedre forholde for gærcellerne.

I sig selv er stivelseholdigt materiale, så som majs og ris, meget modstandsdygtigt i fast form, overfor de spaltende enzymer, og derfor bliver man nødsaget til at koge urten, inden man kan foretage en mæskning. Desværre bliver materialet meget tyktflydende og forklistrede efter kogningen, hvor maltens enzymer, gerne skulle omdanne det til mere flydende medie – men man er gået over og bruge mikrobielle enzymer, fordi de effektive og modstandsdygtige overfor varmepåvirkning. Man kan også fremstille en form for diæt øl (slanke øl) dvs. en meget tynd øl, med tilsat enzym under gæringen vil dextrinerne blive fuldstændig nedbrudt – derfor næsten ingen kulhydrater, fordi gæren har omsat alle kulhydraterne til henholdsvis alkohol og kuldioxid. Normalvis indeholder almindelig øl, nogle små rester af dextriner (1-2

%), som maltens enzymer ikke har nedbrudt fuldstændig, stivelsen til glukose. For at fremstille den såkaldte diæt øl, skal man allerede gribe ind, ved urtens fremstilling, hvor man fortynder urten til en lavere ekstrakt. Det går ikke udover alkoholprocenten i den færdige øl, men i stedet gør, at øllet på sin hvis får et lavere kalorieindhold, pga. man har frafiltreret restkulhydraterne. Der er derved skabt en kaloriefattig øl, som kan have stor interesse på markedet, ikke mindst for diabetikere, som skal begrænse deres daglige indtagning af kulhydrater (sukkerstoffer). Enzymet der tilsættes for at fuldstændig, nedbryde stivelsen og dextrinerne til sukkerstoffer, hedder amyloglukosidase.

Et andet problem, der kan afhjælpes med enzymer, er uklarheden i øllet. Problemet ligger i, hvis man opbevarer øllet i køleskabet, hvor det forholdsvis er koldt, bliver øllet uklart pga. at der dannes nogle små uopløselige partikler i alkoholen – ved en reaktion mellem garvesyre og proteinerne. Denne kuldeuklarhed, også kaldet chill-haze, er højest uønsket med hensyn til kvaliteten af øllet (se afsnit 5.1), for at afhjælpe problemet, kan man fjerne garvesyren eller proteinerne. Ved garvesyre fjernelse, kan der bruges polyvinyl pyrrolidon (PVP), eller medhensyn til proteinerne; kan man bruge proteinaser sådan at, i begge tilfælde kan de ikke reagere med hinanden.

Angående byg, samt andre kornsorter, anvender man i dag både nye og gamle metoder, til forbedring og optimering af kvalitet og udbytte. I Danmark udgør hvede og byg tilsammen 52

% af det samlede, dyrkede jord på 2,7 millioner ha (hektar), hvor især bygavl fremtræder. På figur 1.1.1, kan der ses antallet af dyrket arealer for byg i perioden (se længere nede). Hvis man nu foretog avlsarbejde eller forædling dvs. hvor man krydser specielle arter der har hver deres gode genetiske egenskab, og får en krydsningsprodukt med begge af de gode egenskaber. Avlsarbejde er en gammel finesse, man har kendt i flere hundrede år, hvor først i år 1900, blev effektiviseret yderligere, da man fik viden om gener og arvelighed. Den har ført til større og mere fyldte korn end kornsortens vildformer, som vokser vildt ude i naturen. Det gælder især endospermen (frøhviden), hvor dens evne til at oplagere store mængder af stivelse proteiner (æggehvidestoffer) og andre kulhydrater, f.eks. vejer i dag

1000 kerner 45 gram mens, dengang blev det højest til 1 gram. Denne omstruktur af

Side 11

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

kornsorterne, har resulteret i, at vi anvender dem mere og mere i fødevarer, end andre produkter, så som grisefoder, hvor byg fremtræder i stor stil, som en vigtig næringskilde, ikke pga. af stivelsesindholdet, som ved brygning er altafgørende – interessen ligger mere hos byg med høj essentielle aminosyre. Forædling har fremført en bedre udnyttelse af kvælstoffet,

større ydelse og bedre kvalitet. Efter gensplejsning^{4} og viden omkring de forskellige gener er

blevet opdaget, har man tænkt sig på længere sigt at splejse nogle relevante gener, som kan forårsage at kornsorten, kan være i stand til at producere nye råstoffer, som i dag fremstilles igennem fossile olier, som er en knapressource – og derfor ikke genskabes på samme måde som dyrkede planter. Det kan drage sig til fordel, at man kan udnytte solens energi og atmosfærens kuldioxid, for at producere og oplager råstoffer i kernen eller frø.

Figur 1.1.1 Kurve over, dyrkede arealer (ha), efter tid, i perioden , Danmark. Det omliggende fald, i 2004, i forhold til 2002, kan skyldes mange ting – et bud ville være EU's fald af interesse for landbrug. (kilde nr. 1) Den modne bygkerne består af kim (embryo) med en skjoldbladepithelium, samt nogle levende celler fra aleuronvævet, hvorimod endospermen er dødt væv, da den kun virker som et reserveforråd, hvor som sagt stivelsen, proteiner og cellevægge er oplageret, hvor cellevæggen indeholder store mængder af cellulose, i form af linierere polysakkarider ((1,3-

1,4)-beta-glukan). Kimen indeholder nogle proteiner og olier, som netop bruges under spiringen, hvor den nødvendige stofskifteenergi dannes ved at fedtsyrere i olierne oxyderes og den efterfølgende glyoxylatcyklus. Den energi som udvindes brugt til fremstilling af kulhydrater og til den omfattende enzymatiske mekanisme, der producere enzymerne til nedbrydning af endospermens forråd. Når behandlingen af byg (maltningen) foretages, vil der produceres enzymer, ved navn (1,3-1,4)-beta-glukanase og alfa-amylase, i aleuroncellerne, samt hos skjoldbladscellerne, som så udskilles til endospermen for nedbrydning af beta-glukan-cellevæggene, der pakker nærmest stivelseskornet. Samtidig med at cellevæggen nedbrydes, går alfa-amylasen i gang med at nedbryde stivelsen til sukker. Under maltningen dvs.

støbningen og spiringen, ønsker malten at fjerne hele cellevæggen, sådan at alfa-amylasen, kan fordele sig frit og ensartet over hele endospermen, men der ønskes også at opløse så lidt af stivelsen som muligt, da det kun skal bruges under mæskningen, derfor tørres malten.

Under den høje temperatur, vil alfa-amylasen overleve varmebehandlingen, og derved senere hen kan fuldføre arbejdet, mens beta-glukanasen vil ikke kunne tilpasse sig temperaturen og overleve, sådan at det ikke kan videre udnyttes i mæskekarret. Der opstår et dilemma over varmebehandlingen, og påtvinger at stort set alle beta-glukanerne skal være nedbrudt, fra endospermen, før varmebehandlingen, kan foretages, for at undgå filtreringsproblemer. Hvis man derimod lader byggen spire for længe, som netop løser problemet, vil det give som sagt yderligere problemer, da så vil man risikere at meget af stivelsen bliver nedbrudt, sådan er der ikke udvindes særlig meget sukker under mæskningen (se under afsnit 1.1).

Dette problem kan løses ved at man under spiringen, når beta-glukanase fremstilles, har samme varmestabilitet som alfa-amylasen, derved en bedre udnyttelse af stivelseslageret i endospermen, da en større del af endospermen, vil blive nedbrudt under mæskningen, der resultere i større ekstraktudbytte.

Holdbarheden af øl bestemmes i høj grad, hvor man placere sit øl henne, om det er et mørk og køligt sted, eller hvis den får frit adgang til lys og ilt, vil det påvirke øllet negativt, da der sker en oxidativ reaktion, som går ind og ændre på både smag og danner uklarheder i øllet. Man

4

Gensplejsning er en teknik, hvor man kombinere gener. Det foregår i et reagensglas, hvor DNA’et opholder sig, der er blevet taget ud af cellen. Ud fra DNA-strengen klippes et gen vha. restriktionsenzymet, og sættes ind i en anden DNA-streng (f.eks. fra en bakterie), hvor pladsen er skabt af samme enzym. Ligase-enzymet binder dem sammen, og for at den nye splejset DNA-streg, kan fungere, indsættes den i organismen. Den indsættes vha. en vektor (struktur for overførelse af gen), dette kan f.eks. være en virus eller plasmid.

Side 12

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

har til fornyeligt, fundet ud af at ESR-spektroskopi (Elektron Spin Resonans), kan benyttes som et vigtigt værktøj der bidrager til vigtig viden omkring øllets forædlingsmekanisme, og derfor senere blevet mere en rutinemetode til måling af øllets holdbarhed, da man er i stand til

at måle radikalerne^{5}, i stedet for førhen, hvor man kun brugte det til kemiske målinger.

Selvom ESR-spektroskopi kan måle helt ned til få nM (nanometer), er det svært at måle radikalerne ved forædlingsprocessen, da koncentrationerne der udskilles er alt for lave, derfor har man fundet en metode, som kan kun delvist løse problemet. Selve teknikken kaldes for spinfangningsteknikken, hvor den reaktive radikal reagere med spinfanger og danner en stabil radikal, som kaldes for spinaddukter, der vil givetvis ophobe i nogle koncentrationer, som så kan spores med ESR, derved har man fået nogle indirekte informationer omkring den koblede radikal, på figur 1.1.2, nedenunder, kan reaktionen mellem en radikal (-OH) og en spinfanger ses.

Figur 1.1.2 Billede af en mulig reaktion ved spinfangningsteknikken, hvor 1-hydroxyethylradikalet danner sammen med en spinfanger, kaldet alfa-phenylt-butylnitron (PBN), et stabil radikal, nitroxylradikalet. (kilde nr. 4) Det har vist sig, at man ud fra denne metode, kan forudsige holdbarheden, og derved smagen af den givne øl. Praksis taget følger man mængden af spinaddukter, der dannes under opvarmning af øllet, med tilsat spinfanger, som så har adgang til atmosfærisk luft. I starten af forsøget, vil der kun dannes en meget begrænset mængde af spinaddukter (nølefasen), hvorefter vil mængden af spinaddukter vokse, med en hastighed der er linier med tiden (se figur 1.1.3). Selve længden (tiden) af nølefasen, afhænger i stor grad af øllets indhold af antioxidanter [6], som forbruges. Det vil sige at ud fra denne metode er både praktisk og hurtig, der kan forudsige holdbarheden af øllet. Formålet ved målemetoden kan så være at, der kan ske forbedringer med hensyn til fremgangsmåden og produktion af øllet, hvis f.eks.

holdbarheden skal optimeres.

Figur 1.1.3 Billede af en måling af en givet pilsnerøls spinaddukter mængde, som kan indikeres med ESR-spektroskopi, sker under opvarmning til 55 °C, samt adgang til atmosfærisk luft. Med tilsat spinfanger (30 nM PBN). (kilde nr. 4) Ud fra et omfattende samarbejde mellem Fødevarevidenskab, KVL og Carlsberg, har man brugt denne spinfangningsteknik, til at identificere radikalerne, som dannes under tilgang til luft. Under tilsætning af spinfangeren 5,5-dimethyl-1-pyrrolidin-N-oxid (DMPO) til øllet, gav med ESR, en sammensætning af to spinaddukter, hvor den ene blev dannet ved spinfangning af hydroxylradikalen, mens den anden blev en spinaddukt med et alkylradikal (se figur 1.1.4), ved at tilsætte spinfangeren 2-methyl-2-nitrosopropan (MNP), kunne man identificere den ene som en 1-hydroxyethylradikal. Ud fra identificeringen af radikaler, samt resultater fra flere

5

Radikaler er en atomgruppe, som deltager i den kemiske reaktion, som en enhed f.eks. er –OH (hydroxylgruppen) en radikal, eller metylgruppen –CH3. Radikaler optræder normalt ikke alene, men kun som en del af et større molekyle.

Modsætning findes der også frie radikaler som optræder selvstændigt med et uparret elektron par, og derfor virker de

meget reaktive, f.eks. OH*. (kig evt. under antioxidanter (6))
6

Antioxidanter er stoffer der tilsættes for delvist at forhindre ilten, at nedbryde stoffet, der er ilt følsom, f.eks.

tilsættes antioxidanter, i fedtstoffer for at forhindre harskning, som sker ved ilt påvirkning. Nogle eksempler på antioxidanter, kan være beta caroten, askorbinsyre, samt A og E vitaminer, er med til at beskytte celler imod de skadelige frie radikaler, som kan påvirke cellerne og forårsage harskning, som mistænkes for at være kræftfremkaldende. Disse frie radikaler opstår under stofskifte, og kan fremmes ved indtagelse af alkohol, tobaksrygning og forskellige stråler, deriblandt sollys. Antioxidanter optræder i forskellige fødevarer, og derfor kan de frie radikaler modvirkes ved fødevare indtagning.

Side 13

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

forsøg med spinfangningsforsøg, har det vist sig, at den lille mængde af kobber- og jernioner, har en afgørende betydning for dannelsen af radikaler i øllet.

Figur 1.1.4 Billede af spinfangeren DMP, som ved tilsætning i øl, giver to spinaddukter, som blev dannet med henholdsvis de to radikaler; hydroxylradikalen og alkylradikalen. (kilde nr. 4)

Man har derfor opstillet en mulig reaktionsproces af, dannelse af radikaler (se figur 1.1.5), hvor ved tilstedeværelse af oxygen vil der dannes hydrogenperoxid (brintoverilte), da via.

Fenton-reaktionen, danner hydroxylradikaler, der er i stand, pga. deres utrolig reaktive ydre, at reagere med organiske forbindelser (de fleste), med den højeste koncentration. I en ganske almindelig pilsner, er koncentrationen af 1-hydroxyethylradikalet på cirka 1 M (molær). Den dannes ud fra hydrogenatomet fra ethanol, og ved tilstedeværelse af ilt, vil 1- hydroxyethylradikalerne omdannes til alfa-hydroxyperoxylradikal, som henfalder til acetaldehyd (se afsnit 1.1) og superoxid eller hydroperoxylradikaler. Dette afhænger af pH-værdien. Det har gjort at ethanol har en del af skylden, da den udvinder ved ilttilførsel, disse radikaler der alle er meget reaktive og derfor kan reagere med øllets komponenter i forskellige sidereaktioner, der er med til at forkorte øllet holdbarhed, ved at der sker en betydelig smagsændring, da smagskomponenterne ødelægges eller øllet bliver uklar med bundfald.

Figur 1.1.5 Billede af en mulig kædereaktion af, dannelse af radikaler, ved tilstedeværelse af oxygen. Hvor sporingsmængden af jern og kobber, som er to meget reaktive ioner, der er årsag til dannelse af radikaler bl.a. 1- hydroxylethylradikalet. (kilde nr. 4)

Spinfangningsteknikken har også været med til at fastlægge at, polyphenoler, der virker som antioxidanter i mange biologiske systemer, men har ikke indflydelse på selve øllets ilt stabilitet. Sulfit derimod, som findes naturligt i øl (dannes ved reaktion mellem svovldioxid og vand), kan ved blot nogle få ppm (parts per million) har en stor betydning for øllets evne til at holde ilten ude, dvs. øl med ikke noget sulfit vil heller ikke have en nølefase, da ilten kan komme ned i øllet og danne store mængder af spinaddukter, selvom indholdet af polyphenoler er højt. Dette skyldes i den grad også sulfits effektive evne til at fjerne peroxider, der ellers vil reagere med jern(II)ioner og kobber(I)ioner, der som sagt normalt findes i små mængder i øllet, i stedet vil der foregå nye radikalreaktioner (se figur 1.1.2). Polyphenoler skal til gengæld optræde i store mængder før de kan have en indvirkning, angående effektiv fjernelse af radikaler, men i øl er den ofte lav, og derved kan den ikke konkurrere, ved fjernelse af reaktive radikaler, da andre er i langt større mængder.

Som før blev nævnt skyldes bitterheden af øl humlen, dette skyldes et stof der hedder isohumuloner, som dannes ved en omdannelse af humuloner, der kommer fra humlen – ved brygningen. Hvis nu udsættes for sollys, udvikles der hurtigt en bismag (uønsket), skyldes 3- methylbut-2-en-1-thion (MBT), der dannes ved påvirkningen. Ved ganske få mængder i øllet vil gøre øllet udrikkeligt. Man har prøvet at tillægge processen et reaktionsskema, men selve dannelsen af MBT, dannes under tilstedeværelse af riboflavin, cystein og isohumuloner, samt en belysning på 350-500 nm (synligtlys), er stadig ukendt (se figur 1.1.6). Man kan dog optimere og dermed forhindre denne proces, ved at gøre øllets lysfølsomhed mindre, ved at man kun anvender delvist hydrogenerede isohumuloner, så som dihydroisohumuloner eller tetrahydroisohumuloner (se figur 1.1.7). Man har ud fra ESR, identificeret radikalerne, som dannes under fotolysen (indvirkning af lys).

Side 14

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

Figur 1.1.6 + 1.1.7 Billede af isohumulonens omdannelse til 3-methylbut-2-en-1-thion (MBT), der sker bl.a. ved hjælp

af almindelig synligt lys (til venstre). Til højre ses opbygning af isohumuloner, samt de mere optimerede hydrogenerede isohumuloner, som dihydroishumuloner og tetrahydroisohumuloner. (kilde nr. 4)

1.3 Råvarer i industrien

Ved første afsnit blev selve ølproduktionen hos bryggerierne, omtalt. Nu skal vi i stedet se på de forskellige råvarer, som optræder under fremstillingsprocessen af øl. Herunder vil der blive kigget på de traditionelle råvarer byg, malt, hvede, rug og hvede, samt smagsstoffer og nogle side råvarer, der er blevet behandlet. Byg også kaldet Hordeum vulgare eller Hordeum disichon, er meget eftertragtet og fortrukne blandt bryggere, da det har flere fordele. For det første har den en hård og modstandsdygtig, celluloserig, yderskal (avner), der netop giver den, en fordel under transport og under maltningen, dertil bruges som avnerne, som en naturlig filtreringsmiddel under brygningen. Derudover indeholder byg mere stivelse end proteiner, som netop omsættes til maltsukker og mindre uklarhed. Hvis man behandler byggen ordentligt dvs. skånsomt som muligt, kan man opføre en lys farve til øllet, samt en neutral smag, som gør at øl produktionen bliver mere kontrolleret, omkring det smagsanliggende.

Normalt indeholder byg store mængder af enzymerne alfa- og beta-amylaser, som kan med en positiv effekt, supplere andre enzymfattige specialmalte og råfrugter. Beta-amylasen findes naturligt i bygkornet, mens alfa-amylasen, skal aktiveres. Der findes utrolig mange forskellige krydsninger og genmodificeret af eksisterende sorter, som netop får indsplejset et gen, for udnyttelse til specielle egenskaber. Man identificerer og sortere bygkernerne i forskellige kategorier, man skelner imellem 2-rads og 6-rads byg, hvor 2-rads byg har kun to rækker kerner på aksen, mens 6-rads byg har hele seks rækker på samme aks, men ved 6-rads byggen, har relativt mindre kerner end 2-rads byggen. Fremstillingen af malt, foregår med 6- rads byg, som har en mindre stivelsesindhold og mere protein og enzymer, derfor er 6-rads ikke så efterspurgt, ligesom 2-rads, da man normalt bruger byg med en høj stivelsesindhold til f.eks. fremstillingen af hvid lagerøl og pilsner. Det er som regel mere øltyperne stouts og britiske aler, man fortsat anvender 6-rads byg, og derfor dyrkes 6-rads byg primært i England.

En anden egenskab man ønsker til byggen, er at den skal have en høj spireevne på over 95 %, for at den kan spire hurtigt.

Malt er særdeles uundværligt, når der skal fremstilles øl, fordi definitionen på øl er, når malten er tilstede, så kan det være varierende hvor meget malt man anvender under brygningen. Når der tales om malt, er det per definition når man anvender byg, der er den hyppigste kornsort, der bruges under maltningen, men det kan også være fremstillet af hvede, rug og havre.

Malten er med til at give øllet karakteren af fyldighed og farve, og er en god bidrager med maltsukker, især ved helmaltsøl, er den uundværlig. I gamle dage var malten et af de fineste redskaber ved øl brygning, og var den fornemmeste opgave for bryggeren, hvor han skulle vurdere måde smagen, udseendet og hvordan det føltes i hånden, og på den måde vurdere, hvor den fremtidige øl brygningen ville føre hen, men det der var svært at vurdere var hvordan enzymaktiviteten blev under brygningen, som var altafgørende, når stivelsen skulle omdannes. Andre usikkerheder, var at man havde opbevaret eller lageret maltet forkert før maltningen, som kunne resultere i nogle fejl under maltningen, derfor var der som regel ikke andet at gøre, end at blande det dårlige malt med det gode, for at opnå en kompensation

(udligning). For at minimere skaderne, maltede de fleste bryggerier selv deres malt, og dermed opnå en bedre kontrol. I dag har bryggerier med egen maltning en fordel, da de opnår en tæt og ens kvalitet, under maltningen, sådan at øllet bliver ens. De fleste store bryggerier, gør, at de køber korn fra flere forskellige områder, og opblander dem, således at variationer, der er forårsaget af sæsonen eller lokaleforholde, bliver udlignet og at malten holder sig indenfor en bestemt grænseværdi. Ligeledes, kan forskellige malttyper, have en virkning på øllets smag, og derfor afhænger det i den grad af maltsammensætningen.

Side 15

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

Ved normal pilsnermalt ønsker man at, få så lys en malt som muligt, det sikres ved den givne behandling. Ved spiring i temperaturen 6-7 °C til allerhøjest 37 °C, hvorved spiringen starter ved omkring 10-12 °C til 18-20 °C, hvor omdannelsesprocessen sker hurtigst ved temperaturen 25-26 °C, men det forårsager desværre en ringere kvalitet, derfor holdes temperaturen lidt under. Når tørringen skal starte, tørres malten ved 80-90 °C. Pilsnermalt har kun i et lille omfang startet sin sukkerdannelse, men dette sker først op imod mæskningen.

Den lave temperatur, der fremføres ved processen er hovedårsagen til at malten bliver lys og ikke har for stærke smagsstoffer. Lagermalt derimod bliver behandlet ved højere temperatur, samt er spirings tiden lidt længere end pilsnermalten, derved dannes der nogle flere ekstraktstoffer af proteinerne. Under tørringen, der sker ved 100-110 °C, får den en kraftigere smagsekstrakt, det kan tydelig ses på udseendet, der er blevet en anelse mørkere. Efter en stærkere karakterer, og mindre sukker, bruges lagermalten til lidt kraftigere øl, så som lagerøl og påskebryg.

Farvemalt er velegnet, hvis man ønsker en mørkere øl. Malten er tørret i en større temperatur, og det fører til at sukkerindholdet oftest er mindre, end det sædvanlige malt – derved ødelægges enzymerne, også under tørringen. Det giver farvemalten en bittersmag pga. at proteinstofferne brankes (steges helt brune), så derfor er det vigtigt under tilsætningen, at det foregår ved forsigtighed og under kontrollerede forholde. Man bruger normalt farvemalt i hvidtøl, hvor der bagefter tilsættes sukker yderligere, for sødme, også til porter, bruger man farvemalt. Karamelmalt har ikke så stor efterspørgelse på markedet, da det hovedsageligt bruges i England. Den bruges især under porter brygning, hvor den udgøre en væsentlig del af porterurten. Ved 38 °C sættes karamelmalten til spiring, hvorved den fugtes, derefter sætter man temperaturen langsomt op, efterhånden som spiringen skrider frem. Når den når op på de

60 °C, vil der ske en fuldstændig omdannelse af maltsukkeret (maltose). Nu tørres det ved

120-130 °C, dvs. med en højere temperatur, for at opnå en karamellisering. Røgmalt bruges meget lidt i øl, især optræder røgmalt i skibsøl, da den giver gode betingelser for holdbarheden. Det bruges i porter, men mere ved spiritus, som whisky. Efter en normal spiring tørre man malten, ved at sprede det ud som et lag og der ledes tørverøg, ud i den tørre luft.

Trøverøgen skabes ved, at man fyrer enten med fugtig tørv eller med vådt bøgebrænde.

Moderne hvede, også kaldet Triticum aestivum, er en meget almindelig kornsort, som er på verdensplan mere almindelig end de andre maltbare kornsorter tilsammen, men når det gælder øl brygning, har den kun en meget begrænset rolle, i forhold til byg, fordi hvede har ikke samme gode egenskaber som byg. Hvede har netop ikke samme egenskaber, som byg med hensyn til den hårde yderskal, det betyder at transporten kan oftest formindske kvaliteten, den er heller ikke den gode egenskab som et filtreringsmedie, og den er svær at malte, fordi den tynde skal kan nemt risikere at falde af. Hvede indeholder desuden, nogle besværlige proteiner og polysakkarider, som er svære at nedbryde, der kan ses tydeligt, ved at øllet bliver uklar. Det gør vores moderne hvede meget dårlig til brygning, derfor har man i

Tyskland eksperimenteret med gamle hvedesorter, så som emmer^{7} og spelt^{8}, der har mere

yderskal, derved ligner byg på flere måder.

Rug, også kaldet Secale cereale, har ingen yderskal omkring frøkornet, der gør at den adskiller sig fra byggen, men til gengæld har den et lige så veludviklet enzymapparat som byg, nogle enkelte rugsorter, har endda et mere veludviklet enzymapparat, end byg, da de traditionelt er bedre til at fremstille amylaser end byg. Men det der gør den uinteressant, er at den ikke har den efterspurgte yderskal, som bliver brugt som naturligt filtreringsmedie, der gør at rug er meget svær at håndtere alene, under brygning. Havre, også kaldet Avena sativa spiller især en vigtig rolle på de britiske øer, da man har anvendt havre i brygningen i årtusinder. Frøerne i

7

Emmer er en langstakket, med to små korn i småakset. Emmer dyrkes som vårsæd (modnes i foråret, høstes

samme år). Den regnes for, den vigtigste brødkorn i oldtiden, især i bronzealderen.
8

Spelt er et andet ord for almindelig hvede (Triticum).

Side 16

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

havren, vokser ikke på traditionel vis som hos hvede, byg og rug, da frøerne ikke vokser i akser, men i stedet sidder på toppen af strået, som en form af bjælder. Den er rigtig anvendelsesvenlig angående øl brygning, da den har en rigtig hård skal, bestået af cellulose, der er god, som filtreringsmedie, samt indeholder den meget stivelse, som skal relativt behandles skånsomt under mæskningen dvs. en lav temperatur på 55-60 °C, hvilket gør at havre er blevet populært, i de områder, hvor man ikke har så stor en adgang til brændsel.

Havre virker ellers som en god kornsort til øl brygning, men desværre har den, den uheldige egenskab, at den indeholder en del planteolier og proteiner, der gør at brygningen bliver besværlig, end brygning med byg – det fører til en uklarhed, ved det færdige øl, præcis som ved hvede.

Man tilsætter på normalvis råfrugt (se afsnit 1.1), som er hovedsageligt ris og majs. Under mæskningen sker som sagt omdannes fra stivelse til sukker, og derfor tilsætter man 20-40 % råfrugt, som en erstatning af malt. Hvis man vælger at bruge majs, skal den helst ikke indeholde olier og proteiner, mens ris kan ofte give problemer, idet den indeholder mange proteiner, derfor hvis man ønsker at blande råfrugt i bygget, skal man være ekstra forsigtig, ellers kan det give den modsatte effekt man ønsker. Maltekstrakt bruges til mange forskellige formål, mest ved bagerierne, der bruges det for at gøre farven mere lys på produktet, samt indeholder maltekstrakt meget protein og råfrugt, der gør processen billigere. Maltekstrakt laves ved at man opbløder råmalten, og det mæskes med lige dele vand, derefter tilsætter man normalt fire gange så meget malt, hvorefter man koger det, end til alle sukkerstoffer, er blevet udtrukket fra malten, hvor proteinerne ikke udfældes. Bagefter føres maltsaften videre, i et inddampningsanlæg og koges under vakuum (uden tilstedeværelse af luft), ved 45-55 °C, end til det er helt fri for vand. Selve farven maltekstraktet har, afhænger af blandingen mellem råfrugt og malt, hvor råfrugt giver ekstraktet en mere, lysere farve. Det afhænger også af hvor stor temperatur ekstraktet har været udsat for under inddampningen dvs. jo højere temperatur, des mørkere blev farven. Maltekstrakt indeholder cirka 70-75 % forgærbart sukker i form af maltose, hvor 20-30 % af maltsukkeret, kommer fra råfrugten. Normalt konservere man maltsukkeret, for at undgå vildgæring, disse konserveringsmetoder man bruger, hæmmer sjældent en senere gæring, fordi den tilsatte konserveringsmængde, under

fortynding ikke kommer til at betyde noget, da dens virkning bliver reduceret til cirka 1/9 i

forhold til den pågældende konservering, som findes i ekstrakten. Maltekstrakt benytter man også i dag under brygningen, da den som sagt indeholder meget sukker, der kan forgæres på den måde springer man mæskningen over, hvor enzymerne omsætter stivelsen til fermenterbart sukker, derfor siger man at maltekstrakt henvender sig til den dovne håndbrygger. Men der findes også nye typer maltekstrakt, hvor deres formål primært, er at tilsætte nogle ekstra enzymer under mæskningen.

Humle, som tidligere, var et meget velkendt folkemedicin, samt mange andre gode egenskaber. Det er meget udbredt i Europa til øl brygning, da man fandt ud af at den havde særdeles gode egenskaber, som kunne være nyttige indenfor øl brygning (kig længer nede).

Angående humleplanten, ønsker man kun at anvende hunblomsterne, som man kalder for humlekoppen. Disse blomsterstande har 2 dækblade, med 3-4 stykker små blomster. Man har ikke nogle ønsker om befrugtning af humleplanter, som sker i blomstens bund, da det giver en rigere varer. Det der er interessant er dækbladene, som indeholder nogle gule korn, kaldet lupulin eller humlemel, der har stor værdi under øl brygningen. Lupulin beskyttes af nogle æteriske olier [9], som kommer fra humlekoppen, bitterstofferne (alfasyre og betasyre), som lupulinet indeholder, giver den stærke bitterhed i øllet, hvor betasyren er noget mildere end alfasyren. Humlen skal helst være grønligt, ellers vil påvirkning af ilt og varme, bliver de ellers

9

Æteriske olier er olier der ikke er opløselige i vand, det er som regel nogle vegetabilske lugtstoffer, af forskellig opbygning alt efter deres sammensætning. Det udvindes af forskellige plantedele, ved presning, ekstraktion, ved æter tilsætning, enzymatisk nedbrydning eller vanddampdestillation. Æteriske olier kan også fremstilles syntetisk, og bruges i en lang række sammen; f.eks. kosmetik- og medicinbrug er udbredt.

Side 17

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

bløde harpikser, hårde og uopløselige under kogningen og det forringer meget kvaliteten af humlen. Humlen findes i mange forskellige varianter, med forskellige aromaer, en let aromahumle har under 7,5 % alfasyre, hvorimod en bitterhumle har over 10 %. Når man ved under brygning koger humlen, udskilles den til to hovedsagelige stoffer kaldet lupulon og humulon, som begge virker bakteriedræbende (se afsnit 1.2). De æteriske olier, føres sammen med vanddampen, og der menes ikke at de har nogle betydning for selve smagen, men gør blot lupulonen mere sårbar, da den førhen beskyttede den. Humlen har også den nyttige effekt, at den virker konserverende på øllet, hvilket forlænger dens holdbarhed, samt også indholdet af garvestoffer, der netop hjælper med udfældning af proteinerne, under kogning, som gør at øllet bliver uklar.

2.0 Gæringsprocessen

2.1 Teoretisk gennemgang af gæringsprocessen

Når en gæringsproces forløber, forstås der, at der sker en ufuldstændig nedbrydning af et organisk stof, hvor man forbinder især glukose, som et fermenterbart råvarer. Denne nedbrydningsproces forløber som regel anaerobt, men kan også foregå aerobt, med fri adgang til ilt (med oxygen indgået i reaktionsligningen). Når der sker en ufuldstædig nedbrydning, sker der logisk nok, udtrækkes, der ikke en særlig stor energimængde, men det er tilstrækkeligt til at dække gær-organismens energibehov, hvilket går bl.a. til bevægelse, formering, vækst og dens forskellige transportmekanismer. Selve gæringsprocessen, kan nemt sammenlignes med respirationsprocessen, dens frigøre blot mindre energi, da der bliver

produceret mindre ATP^{10} for hver glukosemolekyle, der nedbrydes – den virker også mere

primitiv i karakterer, som skal forstås ved at den indebære færre enzymer, derved også i sidste ende gener, samt at den primitiv i den forståelse, at svampe og bakterier, som også foretager en gæringsproces, i deres kataboliske stofskifte, sådan at de kan skaffe sig energi til deres livsprocesser, derfor skal man være ekstrem hygiejnisk når det gælder øl, da de fremmede, luftborende bakterier og svampespore, nemlig kan indgå i gæringsprocessen, og derved enten udkonkurrere gæren eller berøve noget af glukosen, som kan medføre en bismag eller indre ethanol produktion.

Alkoholgæringsprocessen kan skrives, hvor glukose, bliver kort sagt enzymatiskomdannet, vha. svampe og visse bakterier, til ethanol og kuldioxid, som kan ses nedenunder, hvor bruttoligningen for processen er vist nedenunder, men hvis alkoholen tilføres større mængder ilt, bliver det lavet om til eddikesyre, hvilket man prøver at undgå, da man kun er interesseret i ethanolet (se nedenunder anaerobt fermenterings reaktion):

)()()( ++⎯⎯ →⎯ energikuldioxidethanolglukose

++⎯⎯ →⎯ 222 ATPCOOHHCOHC enzymer

2526126

( ) +⎯⎯ →⎯+ vandeddikesyreiltethanol)()()(

+⎯⎯ →⎯+ OHCOOHCHOOHHC
   23252

enzymer

10

ATP, forkortelse for adenosin-trifosfat (phosphate), molekyle bestående af adenin og tre fosformolekyler; fungerer som energileverandør i alle levende celler.

Side 18

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

Alkoholgæringen består mere komplicerede proces, af mange enkeltprocesser, som supplerer hinanden, ved at når den anden har omsat et stof til et produkt, fortsætter den næste, ved at hver enkeltproces katalyseres af et ganske bestemt enzym. Allerede i startens sker der en enzymatiskvirkning: Det første der sker, er at glukosemolekyle reagerer med et ATP-molekyle,

hvor der dannes et glukose-6-fosfat og et molekyle ADP^{11}, mere specifikt, blev ATP’en brudt,

hvorved fosfatgruppen har hægtet sig fast, ved H-atomets plads i OH-gruppen, ved C-atom nr.

6 i glukosen. ATP’en er nærmest blevet overført til glukosen, og derved blevet mere reaktionsvillig, således at enzymerne kan nedbryde glukosen uden besvær. Dette er sket vha.

enzymet hexokinase, hvor der også sker en transferase^{12}. Herefter sker der en omlejring af

glukose-6-fosfat til fruktose-6-fostat, hvor der netop ikke sker tab eller tilføjelser af atomer, en isomere forbindelse – den ændre blot form fra en 6 leddet ring (aldohexose) til en ketohexose, altså en 5 leddet ring, som katalyseres af enzymet; isomerase, mere specifikt hedder den fosfohexose-isomerase.

Den dannede fruktose-6-fosfat, kan nu reagere med endnu et ATP-molekyle, hvorved der dannes fruktose-1,6-defosfat og ADP, som meget simpelt, kan sammenlignes med den første ATP-reaktion – der sker igen en transferase, men enzymet, der katalysere processen hedder blot fosfofruktokinase. Nu vil der ske en spaltning af fruktose-1,6-defosfat (består af 6 carbonatomer), til to mindre enheder, kaldet; glycerolaldehyd-3-fosfat (GA3F) og dihydroxyacetonefosfat, beståede af 2 gange 3 carbonatomer. Dette sker ved at ketohexosen, bliver brudt 2 steder i dens opbygning, af enzymet fruktosedifosfat-aldolase. Men efter dannelsen af de to stoffer reduceres det til den samme forbindelse, ved at dihydroxyacetonefosfaten omlejres af enzymet triosefosfatisomerase til GA3F. Hvis vi skal lave en opsamling af hvad der egentlig er sket; er der dannet 2 GA3F molekyler, ud fra glukose – med bekostning af 2 ATP–molekyler.

Derefter sker det mere komplekse, ved at GA3F gennemgår en oxidation, ved en fraspaltning af to brintatomer, vha. et Svovlholdigt enzym, som hedder glycerolaldehydfosfat-dehydrogenase, hvor NAD (coenzymet), som er brintmodtageren, sådan at det omdannes til

NADH_{2}, aldehydet (CHO) fra GA3F, bliver oxideret til karboxylsyre. Derefter bliver enzymet

byttet med en fosfatgruppe, som kommer ud fra en uorganisk fosforsyre, hvilket omdanner glycerolaldehyd-3-fosfat til glycerolaldehyd-1,3-difosfat, hvorved den ”ekstra” fosfatmolekyle reagere med ADP, som danner ATP samt glycerolaldehyd-3-fosfat. Der bliver således spaltet 2 ATP-molekyler, for hvert glukosemolekyler, der nedbrydes (se bilag 3) Udskillelsen af 2 ATP-molekyler, ved at enzymet glycerolsyre-3-forsfatkinase katalyserer processen. For at kunne videre forarbejde molekylet, omgrupperes fosformolekylet (fra række 3 til 2) vha. enzymet glycerolsyre-isomerase. Nu kommer glycerolsyren til at hedde glycerolsyre-2-fosfat, ved fraspaltning af vand og hjælp fra enzymet; enolase, dannes 2-fosfoenolpyrodruesyre. Ud fra

cofaktoren (ikke proteindel i enzymet) Mg^{2+} -ionerne, dannes der yderligere 2 ATP-molekyle og

endolpyrodruesyre (dannes uden hjælp af enzymer), ved at enzymet pyrodruesyrekinase overfører den resterende fosfatgruppe på molekylet, over til ADP.

Igen bearbejdes molekylet videre af et enzym, hvor der sker en fraspaltning af kuldioxid

(gasform) vha. enzymet pyrodruesyre-decarboxylase, som coenzym kræver den B1, bedre kendt som tiamin, der er en naturlig fremkom i bl.a. selve gæren og kornsorter – samtidig dannes der acetaldehyd, hvilket er en brandfarligvæske, med en stikkende lugt. Acetaldehyd,

bliver katalyseret af enzymet ethanoldehydrogenase, som er et iltningsenzym^{13}, der straks

omdannes til ethanol, bedre kendt som alkohol, ved at acetaldehyden optager 2 H-atomer fra

den tidligere dannet NADH_{2}, som oxideres igen til den tidligere NAD, derved bliver coenzymet

11

ADP forkortelse for adenosin-difosfat (phosphate); molekyle, der sammen med fosfat danner ATP.

12

Det er et enzym, der katalyserer overførsel af en kemisk gruppe fra en forbindelse til en anden.

13

Iltningsenzym er enzymer, som fremkalder iltning af et stof under reduktion af et andet.

Side 19

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

NAD aldrig brugt op, da den både forbruges og gendannes. Alle disse enzymtyper der bruges under gæringsprocessen (mindst 15), har den ting til fælles, at de er ektoenzymer, altså udskillelses-enzymer. Denne proces sker både i naturen og under industrielle kontrollerede, forholde bl.a. når der brygges øl (se evt. bilag nr. 1).

Gærcellerne indeholder desværre ikke stivelsesspaltende enzymer, så som amylase, så derfor er de ikke i stand til at nedbryde stivelsen, men der skal først være en foreproces (evt.

spiring). Men til gengæld indeholder de nogle disaccharidspaltende enzymer bl.a. saccharase, som er i stand til at spalte saccharose under fraspaltning af vand til fruktose og glukose (på samme måde som i forsøg 4.1.3, blot ved den undtagelse, der bruges syre i stedet). De betyder os at fruktose, mannose og maltose (fra maltekstrakten). Man tilgiver oftest gærcellerne næringssalte, hovedsagelige nitrater og fosfater, som giver gæren en bedre vækst. Gærtyper i forbindelse med gæringen i fermentoren (gærings tank), skelner man imellem, om det er en overgærtype eller undergærtype. Overgær er en gærtype, som kaldes Saccharomyces cerevusuae, dens navn er tildelt, da under gæringen, forholder gærens sig ovenpå øllet. Denne type er mere robust end den klassiske undergærs type, gæringstemperatur på de 18-25 °C (mere hvis det er tørgær), men den giver også en ringere alkoholindhold i øllet, denne type brygges mest i engelske øl. Amatører bruger den mest, da den er nem at arbejde med, dels pga. gærens temperaturkrav, men også at den gære væsentlig hurtigere. Man kunne nærmest kalde den for ”rågær”, da den blot gør fermenteringsprocessen færdig, hurtigt, ude at bidrage med de fine smagsstoffer.

Et eksempel på en undergærtype kan være Saccharomyces carlsbergensis, hvilket har fået navnet, da gæren synker til bunds under gæringen. Denne type er ideel i forbindelse med at forgære øl med en høj indhold af kulsyre, da den gære i lavere temperatur, end overgærtypen

(10-16 °C). Man bruger den oftest i Vesten, til at brygge nogle mere bitre øl med en stærk aromatisk effekt (modsat overgær), hvor kulsyren der dannes, sammen med ethanol, har en stor del af skylden. Den lave temperatur, gør netop, for bryggerierne, at der spares en del energi (el, varme), i forhold til bryghuse der anvender overgærtypen, men samtidig gæres den over længere periode. Et af problemerne ved undergærtypen er; at den ved rendyrkning, oftest taber evnen eller bliver vanskeligt, at danne sporer. Det gør at den helst skal være i flydende form, i stedet for tør. Derfor dyrkes der normalt forkulture, 2-3 dage før anvendelsen, hvis gæren skal arbejde hurtigere (generelt ved tørgær).

3.0 Enzymer

3.1 Enzymer generelt

Enzymer er proteiner, som katalyserer kemiske reaktioner dvs. ændre den kemiske reaktions hastighed. Hvorefter katalysatoren vil være uændret, og sandsynligvis genbruges, når der er tale om industrielle interesser. Som regel skal der kun meget små mængder, før den kemiske reaktion, ændre hastigheden, dvs. forøger eller reducere hastigheden (ved reducering kaldes det negativ katalysator). Der findes også enzymer i vores kroppe, nærmere sagt, inde i vores celler, fordi uden enzymer, vil vores celler ikke kunne foretage en stofskifteproces. Der findes mange forskellige enzymer. De findes både på cellens membran, hvoraf nogle er bundet til andre strukturer i cellen. Man kalder enzymer der er aktive inde i cellen for endoenzymer.

Nærmere betegnet exoenzymer, som typisk er fordøjelsesenzymer, udskilles af cellerne, for at spalte føden i fordøjelsessystemet hos mennesker og dyr dvs. nedbryde organiske stoffer f.eks. proteiner, og kulhydrater, til mindre enheder (monomer), sådan at cellerne kan optage dem. Enzymer er opbygget på samme måde som proteiner dvs. opbygget af de samme 20 forskellige aminosyrer. Hvor dens specielle egenskab bliver opnået, ved at den har et speciel struktur, der afgøres af dens peptidkæder.

Side 20

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

Når enzymer navngives, sker det efter hvilken reaktion de forøger reaktionshastigheden, hvorefter man tilføjer endelsen –ase til ordet, som fortæller at det er et enzym, f.eks. et

fedtnedbrydende enzym, kaldes for lipidase (fedt = lipid), ved protein, er det proteinaser^{14} og

stivelse; amylase (amylose). Man kan derved opstille et processkema over enzymers bearbejdelse af produkt (kig nedenunder) dvs. at ved hjælp af enzymer, kan man styrer processen begge veje – hvor substrat, der ikke er katalyseres af enzymet, som så bliver til et slutprodukt, efter enzymbehandlingen. Processen kan også gå modsatte vej, hvor enzymerne kan spalte slutproduktet til substratet, som der blev startet med.

⎯⎯ →← tslutproduksubstrat enzym

De fleste enzymer er dog opbygget lidt anderledes end proteinerne, foruden de mange aminosyrekæder, er de også sammensat af en prostetisk gruppe, som ikke er en proteindel.

Man kalder os den prostetiske gruppe, for coenzym (cofaktor bundet til et enzym), hvor coenzymet, hvilket der findes utallige af, sørger for enzymets forbliver specifikt. Desværre har mennesket og dyrene igennem deres udvikling, mistet evnen til at producere de specielle coenzymers struktur. Derfor tilføres materialet (vitaminerne) til at bygge coenzymerne, igennem kosten. Proteindelen (apoenzymet), er utrolig vigtig for enzymerne, ellers mister de den katalyserende egenskab dvs. holoenzymet, altså hele enzymet, er afhængig af apoenzymet, ellers vil den ikke have nogen som helst virkning i kroppen. Man kan derfor

skrive, mere matematisk, hvad et enzym er; Apoenzym + coenzym = holoenzym. Mange
enzymer kan også kun virke, når der metalioner til stede, f.eks. Mg^{2+} og Zn^{2+} (cofaktore).

5.0 Virksomhedsperspektiv

5.1 Sensorik & kvalitetsbedømmelse

Når der er tale om sensorisk, tillægger det i høj grad, for kvaliteten, da det oftest ikke er nok at øllet er brygget af de fineste råvare, men også skal have en god smag, mundfølelse mv. til bedømmelse, men det er ikke kun de fysiske faktorer, der spiller ind, også de psykiske faktorer, har en væsentlig af bedømmelsen f.eks. dommeres forventning, samlet mening osv..

Malt er en vigtig ingrediens (se afsnit 1.1) især vigtig proces for øllets flavour (aroma, duft).

Maltens indholdsstoffer (se bilag nr. 14), har en især en aromatisk virkning, under kølningen

(se bilag nr. 1), hvorved der sker en af nedbrydning phenoliske^{15} syre og karamelisering

(brunfarvning) af sukkerstofferne, hvilket ikke foregår enzymatisk. Dette kunne være Maillard-reaktionen, som forløber i mange levnedsmiddelvarer, som f.eks. bagning og franskekartofler.

Reaktionen er oftest uønsket (ønskelig i specialøl), da den omlejre smagskomponenterne, og derved ændre smagen, der giver en nedsat næringsværdi, men også farven ændres.

Reaktionen sker ved at reducerede sukkerstoffer reagerer med aminogruppen i en aminosyre.

Der sker således en kondensation^{16} mellem sukkerstofferne og aminogruppen (minder meget

om dannelsen af peptidbinding), ved at carbonylgruppen fra sukkerstofferne, reagere med aminosyrens aminogruppe, og danner en base, under fraspaltning af vand, men da det er aminogruppen der er mest reaktionsvillig, går det desværre mest ud over aminosyren, lysin,

14

Nogle former for proteinaser, kunne f.eks. være trypsin, som dannes ved at det, først udskilles fra bugspytkirtlen i form af trypsinogen, hvorefter det først omdannes til trypsin i tarmsaften. En anden proteinaser, kunne være pepsin findes i tarmsaften og nedbryder proteiner i sure opløsninger, den er som trypsin, hvor dens forstadium hedder

pepsinogen, og dannes først til pepsin under indflydelse af saltsyren i tarmsaften.
15

Phenoliske forbindelser, er oftest meget lille i øl, men de har stadig en påvirkning på smagen (medicinsk afsmag),

der under Maillard-reaktionen, omdannes til den ønskelige røgtagtig og krydret aromatiske smag.
16

Kondensation er når flere molekyler forenes til en større enhed, under frigivelse af vand, alkohol eller andet.

Side 21

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

som er en essentielaminosyre^{17}, og derfor vil den ikke være tilgængelig under indtagelsen

(hvilket vi i forvejen ikke kan danne). Ved næste trin af bruningsreaktionen, sker der en Amadori-omlejring, hvor der dannes ketoseaminosyre, der kan kondensere, hvilket kan på samme måde som før, reagere med et sukker-molekyle og fraspalte vand, og danner diketoseaminosyre, som kan så reagere videre og danne brunepigmenter, som kendes ved ristningsprocessen af malt. Dette reaktionsforløb kan ikke vises i detaljer, da det er i forvejen

en kompliceret proces. Reaktionens hastighed er i høj grad afhængig af a_{w} (vandaktiviteten)

forholdene, da det handler om koncentrationen af de indgående stoffer, hvilket også kan være reaktionens pH, temperatur og tiden.

Flavour er ikke kun de eneste kvalitetsparametre, der har betydning for øllet. Nogle helt væsentlige parametre er udseende, med hensyn til uklarhed og øllets skumningsegenskaber.

Når der dannes uklarheder (haze), skyldes det især, hvordan man opbevare øllet, hvilket også er et stort problem for bryggerierne, også i dag, da en uklar øl, betegnes som en øl, af dårlig kvalitet. I dag har man kontrol over biologisk haze (skyldes mikroorganismer), der kan afhjælpes ved at anvende forskellige sterile filtreringsmetoder og pasteurisering. De store problemer ligger i, de ikke-biologiske haze, der kemisk set skyldes en opsamling af proteiner og polymeriserede (flere monoforbindelser, reagere under kondensation) polyphenoler, men også af kulhydrater, f.eks. β-glucaner, samt en lille del uorganisk materiale, kunne være metaller. Det tilkendes kun teoretisk, hvor det sandsynligvis er polyphenolerne, gennemgår en polymerisering og danner komplekser, hvorved de reagere med komplekse nitrogenforbindelser (henvises til afsnit 2.1) og danner tannin-nitrogen. Normalt bliver øllen ikke permanent uklar lige fra starten, men gennemgår som bekendt en chill haze, hvorved den først bliver uklar får øllen nedkøles, mens det forsvinder igen ved opvarmning til stuetemperatur, som plager mange der øl eksportere, også globalt pga. klimaforandringer, samt også øltyper, der netop skal serveres koldt.

Det er især metalioner (jern, nikkel osv.), der fremkalder overskumninger, da de har en tendens til at øge overfladeviskositeten. Det samme gælder det for stoffet; humulin syre, som findes i isomeriseret humleekstrakt. Man har også sat overskumningen i forbindelse med byg, som bliver høstet under fugtige forholde, da det let kontamineres at svampe, f.eks. Fusarium, denne svamp vil kunne overleve bygningsprocessen, og i mellemtiden danne et polypeptid, som forårsager overskumning. Skumstabilitet er os væsentligt, da man ønsker at skummet ikke falder sammen, når øllet skænkes op eller før det drikkes. Kuldioxiden har faktisk ingen virkning på skumstabiliteten, under normale forholde, men skumstabiliteten, kan optimeres ved at anvende ladede polysakkarider, som skumstabilisere øllet den mest, almindeligste stabilisator, er propylenglycolalginat (E405). For at give en mere kvalitetsforståelse, har jeg valgt at opdele emnet i to forskellige afsnit (afsnit 5.1 & 6.1, med supplerende overskifter).

6.0 Miljø- & helbredsmæssige konsekvenser

6.1 Levnedsmiddelhygiejne

Da ølbrygning refererer til mikroorganismernes bearbejdning af et stof til fordel for et produkt, som kan markedsføres. Produkter skal generelt opfylde de lovmæssige krav, men også kvalitetskraverne som virksomheden selv stiller til produktet, som kunne spille sammen med virksomhedens egen økonomi, politik og kundekreds, som produktet er bestem for. HACCP

(Hazard Analysis Critical Control Point), som tildeles indenfor levnedsmiddelindustrien, som medfører en stigende produktansvar, da systemets ene område går ud på, at der sker en forebyggelse over for mikrobiologiske risici, indenfor fødevarer (rå, frosne produkter, skaldyr,

17

Essentielle stoffer er livsnødvendige, da kroppen ikke kan selv danne stofferne, og derfor hovedsageligt tilføres igennem maden.

Side 22

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

fjerkræ mv.). Dens opgave er at afsløre nogle følsomme råvarer, processteder og nogle menneskelige faktorer, der kan påvirke sikkerheden ved produktionen. De foretager bl.a. en risikoanalyse indenfor kemisk-, mikrobiel, samt andre risici, ved at skabe et multifunktionelt eksperthold, med både kemiker, mikrobiolog osv. der går ind og kigger på forskellige skitsediagrammer for processen, og afregner mulige risicifaktorer i procesforløbet af levnedsmiddelvaren, både kvalitativ og kvantitativt. Der fastlægges en CCP (Critical Control Point), hvor en eller flere processer analyseres og vurderes, samt konsekvenser, ved at afgrænse CCP. Der fastlægges en regelmæssig kontrolprocedure. Ud over processen, kigges der også på, hvem der spiser produktet – om der er en skadeligfaktor i produktet (også om det nedbrydes senere, f.eks. ved varmebehandling), der kan give konsekvenser for målgruppen. Hvis der er tale om en mikroorganisme, kigges der også på, om den skadeligfaktor kan vokse, i det færdige produkt. Når grundanalysen er foretaget, udvælges nogle CCP-er, der regnes for de værste, hvorved der foretages en løbende risikokontrol i fremtiden. Problemer ved sådan en omfattende proceskontrol, er at det kan være svært at finde nogle pålidelige analysemetoder, som er hurtige og effektive.

Ud fra HACCP, har man ønsket at opnå en høj standard af levnedsmiddelhygiejne, sådan at der sker en forebyggelse eller at kontamineringen forhindres. En god hygiejnisk standard, opnås ved at reglerne opretholdes, som er en del af levnedsmiddellovgivningen. Hvis produkterne, er en del af det Internationale marked er det vigtigt af internationale hygiejniske principper overholdes, bl.a. Codes of Hygienic Practice (CHP) og især reglerne om Good Manufacturing Practice (GMP). På en levnedsmiddelvirksomhed er det vigtigt at alle medarbejderne indser at de er en del af, et større hygiejnisk spil, og ikke kun rengøringspersonalet, derfor er det vigtig for en virksomhed at inddrage medarbejderne til hvordan levnedsmidler skal håndteres. Godt nok hænger det også meget med økonomi, og derfor skal virksomheden være klar over, der skal investeres penge. Til gænggæld lægges pengene ud til en omrivene fortjeneste på længere sigt; Man får en effektiv produktionsgang, et bedre produkt (færre fejl), dermed færre uheld og ulykker. Mikrobielstandard ved fødevaren, kan optimeres ved at nedsætte kimtal i varen. En bedre kvalitet af råvaren, kan opnås ved at tilsætte hjælpestoffer mv., samt tillægge varen en emballage, der er med til at forøge holdbarheden for produktet.

Levnedsmiddelvirksomheden, skal således havde udarbejdet en kvalitetstyringsplan, der er med til at give produktet en større kvalitetsstandard. Men der er også en pæn besparelse, ved

at planmæssig indretning af elektricitet/varme fordeling, sådan at der undgås energispild, eller

hvis det er muligt at virksomheden importere, opsøger, nogle bedre delkomponenter

(kvalitetsmæssigt), der er i stil med egen kvalitet. Disse klassifikationer, danner, en del, af

grundlaget for ISO 9000^{18} certificering. Lovmæssigt når der skal dyrkes mikrobielstruktur, der

anvendes ved fremstilling af en eller flere levnedsmidler, betragter man mikrobielle organismer som tilsætningsstoffer. Hvis et levnedsmiddelvirksomhed har i sinde at opstarte en kultur, skal den mikrobielle sammensætning anmeldes til levnedsmiddelstyrelsen, hvorved emballage mærkningen, er der krav på at de anvendte mikroorganismer deklareres.

Litteraturliste/Kildeoversigt

Litteraturlisten indeholder, følgende omkring hjemmesider, for netop at konkludere om hjemmesiden er troværdig eller fupside:

1. Det overstående link.

2. Hvem står bag hjemmesiden?

3. Kan det være en fupside?

4. Kan man komme i kontakt med folkene bag hjemmesiden?

18

ISO 9000 (høj kvalitet), er international kvalitetsstyring, udviklet af ISO (International Standardiserings Organisation).

Side 23

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

5. Hvorfor har de mon lavet hjemmesiden?

6. Hvornår er den sidst opdateret?

http://www.statistikbanken.dk/statbank5a/default.asp?w=1024

Kilde nr. 1 Bag den her hjemmeside står Danmarksstatistik. Nej det kan ikke være en fupside fordi danmarksstatistik er en danmarkskendt hjemmeside, som holder styr på diverse statistiker i Danmark. Ja det kan man både med e-mail, adresse og telefonnummer. Det har lavet hjemmesiden, for at interesserede dansker kan købe eller hente gratis statistiker omkring diverse ting, og dermed holde danskerne opdaterede. Danmarksstatistik opdateres dagligt.

http://www.haandbryg.dk/ eller www.haandbrygforum.dk

Kilde nr. 2 Bag denne hjemmeside står Håndbryg, som består af Dan Temple, Heikki Levantom og Jens Dalsgaard. Nej det er ikke en fupside, fordi det er en kæmpe forum, hvor man kan stille forskellige spørgsmål omkring øl, hvor private øl brygger, stiller deres viden til rådighed.

Man kan godt kontakte de tre administrerende personer, over mail eller mailingliste. Siden er lavet i baggrund af, at folk med samme interesser, ved øl brygning, kan dele deres erfaringer meninger igennem håndbrygforumet, samt kan folk med begynder interesse, bestille brygudstyr, opskrifter mv.. Den opdateres dagligt, sammen med dens forum, der sender flere gange dagligt mails til medlemmerne.

http://www.grauballe-bryghus.dk/

Kilde nr. 3 Dem der står bag hjemmesiden er Grauballe Bryghus, som ejes af brygmesteren William Frank, hvor han assisteres af Else Birk som er uddannet bromatolog. Det er ikke en fupside, da bryghuset eksistere og levere øl til de omliggende restauranter og kroer. Man kan kontakte folkene bag hjemmesiden, ved både; brev, telefon, mail eller så vel besøg, efter aftale. Den opdateres efter behov, dvs. ved nyindlæggelse af information, ellers opfylder hjemmesiden dens krav.

www.kvl.dk

Kilde nr. 4 Bag denne hjemmeside er Den Kongelige Veterinær- og Landbrugsskole, som også er dem der står bag hjemmesiden. Det er ikke en fupside, da det er et universitet, der ligger i København, som eges af myndighederne. Man kan kontakte KVL, over telefon, brev, mal eller besøg efter aftale. Hjemmesiden er lavet, for at give elever en bedre forståelse af den tekniske side, samt fortælle og reklamere for universitetet. Opdateres dagligt.

Bøger: (nedstående kilde 5-17)

Titel: Ølkvalitet & Sensorisk

Forfatter: Jakob Christensen, Mette Klith Jensen og Elisabeth Micklander

© Mejeri- og Levnedsmiddelinstituttet KVL 1996.

Titel: Hjemmefremstilling af øl

Forfatter: Kjeld Erlandsen

Side 24

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

© 1970 by Kjeld Erlandsen.

Titel: Introduktion til Vore levnedsmidler

Forfatter: Poul Erner Andersen

© 1995 by Poul Erner Andersen.

Titel: Levneds Middel Hygiejne

Forfatter: Elin Kirkegaard & Preben Vestergaard Hansen

© 1981 by Grete Bertelsen & Charlotte Rasch.

© 1984 by Grete Bertelsen, Charlotte Rasch og Elin Kirkegaard.

© 1987 by Grete Bertelsen, Charlotte Rasch og Elin Kirkegaard.

© 1994,1997 by Elin Kirkegaard, Preben Vestergaard Hansen.

Titel: Biokemi for biologer

Forfatter: John Bernstorff Nielsen

© 1982, 1990 by Ny Nordisk Forlag Arnold Busck A/S.

Titel: ISIS kemi B

Forfatter: Kim Bruun & Hans Birger Jensen

© 2002 by Kim Bruun, Hans Birger Jensen & Systime A/S

Titel: Gyldendals ølguide

Forfatter: Anders Evald

© 2001 by Gyldendals Boghandel.

Titel: Politikens bog om øl

Forfatter: Rolf Nielsen

© 2005 by Politikens Håndbøger.

Titel: Dansk Håndbryg

Forfatter: Henrik Bøegh

© 2005 by Forlaget Bøegh og Henrik Bøegh

Titel: Fra stivelse til sukker – forsøg med enzymer

Forfatter: Novo Nordisk

© 1994 by Novo Nordisk.

Titel: Biokemi for Gymnasiet

Forfatter: John Graae

© 1966,1983 by Gyldendalske Boghandel, Nordisk Forlag A/S.

Titel: Det gode øl

Forfatter: Bjarke Bundgaard

© 2005 by Erhvervsskolernes Forlag.

Titel: Biokemi & Bioteknologi 2. udgave

Forfatter: Bodil Stilling

© 2005 by Erhvervsskolernes Forlag.

Løse ark & kopier: (kilde 18-23)

Mikroskopisk Liv – Biologi med fokus på mikroorganismer

Side 25

Proces- og levnedsmiddel eksamens rapport – Øl Navn/Klasse: Dår Sarusie 3.B

Hold: Dår Sarusie

Forsøg start: d.

Forsøg slut: d.

Opstart: d.

Aflevering: d.

Kolorimetri

Destillation

Spektrofotometri

Øl og ESR-spektroskopi

Protein engineering i forædlingen af nye kornsorter

Bilag

Flowdiagram over brygningsproces

Nogle udvalgte afsnit fra forsøgene

Diverse sendte og modtaget mails.

Diverse datablade