Особенности карбонизации как физического процесса при приготовлении пива

О карбонизации пива говорят много и часто, но не все понимают, что происходит во время нее. Поэтому ниже попробуем разобраться с этим процессом и его особенностями.

Разновидности

В первую очередь важно знать, что карбонизация бывает как естественной, так и искусственной. Под последней понимают принудительное насыщение напитка чистым углекислым газом из баллонов. Газация получается качественной, без дрожжевого осадка. Но и минусы есть: принудительный способ дорогостоящий, нужны особые навыки для его реализации, а баллоны требуют периодической заправки.

Естественная карбонизация в этом плане проще и удобнее, поскольку для пробуждения брожения добавляются специальные праймеры, например дрожжи. Они и запускают образование пузырьков углекислоты. И именно о естественной карбонизации мы будем говорить дальше, хотя некоторые моменты напрямую влияют и на искусственную тоже.

Сатурация

Данный процесс представляет собой искусственное насыщение воды диоксидом углерода. В основе лежит его способность образовывать водный раствор, плотность которого мало чем отличается от пивного сусла. Поэтому все особенности искусственной и естественной карбонизации можно практически точно взять из сведений по растворимости углекислого газа в воде. Главное помнить, что в пиве все это происходит в более сложных формах.

Абсорбция

Процесс предполагает поглощение сорбата сорбентом. Независимо от выбранного вида карбонизации мы тоже сталкиваемся с ним (когда пиво поглощает углекислоту).

Существует так называемая пленочная теория абсорбции. Согласно ей между жидкой и газообразной фазами существуют пограничные слои, которые в свою очередь состоят из двух прилегающих друг к другу пленок. Одна из них — молекула диоксида углерода, другая — молекула воды (или пива в нашем случае). Если мы идем путем искусственной карбонизации, то для ускорения насыщения пива углекислым газом требуется либо длительная выдержка, либо встряхивание емкости. Так углекислый газ быстрее будет проникать в пиво. При естественной карбонизации никакого физического воздействия не нужно, так как дрожжи находятся внутри напитка.

Независимо от выбранного способа можно вывести коэффициент абсорбции: б = v/V, где v — объем газа, а V — объем жидкости. Коэффициент абсорбции показывает, сколько газа растворится в единице объема растворителя, если парциальное давление равно 760 мм рт. ст., а температура не превышает 0 °С. Для углекислоты в воде б = 1,71 м³/м³. Постепенно растворенный углекислый газ начинает взаимодействовать с молекулами воды, в результате химической реакции образуется нестабильная угольная кислота.

На абсорбцию сильно влияют:

• присутствие других газов, в данном случае кислорода. Даже при небольшом его количестве наблюдается резкое снижение коэффициента, а это приводит к плохому связыванию диоксида углерода и последующему вспениванию при снижении давления;
• температура. Готовое пиво содержит 0,30–0,40 мас. % углекислого газа, а бутылочное — даже 0,50 мас. %. Дображивать его нужно при 1–2 °С, что обеспечивает наиболее правильное течение процесса. Но при отсутствии возможности поддерживать такие температуры можно сделать карбонизацию при более высоких показателях;
• давление. При 760 мм рт. ст. получается равновесная углекислота, которая остается в воде. При любых изменениях параметров свободный углекислый газ стремится покинуть жидкость и будет делать это до того момента, пока коэффициент абсорбции не достигнет 1,71. Важно учесть, что в пиве этот показатель разнится в зависимости от стиля и рецепта.

Что нужно запомнить?

Сделаем некоторые выводы из всего вышесказанного.

Для правильной карбонизации важно выдерживать температуру 1–2 °С и нормальное давление. При невозможности создать подобные условия параметры можно повышать. Так, содержание углекислого газа при +1 °С и 0,8 атм. будет таким же, как и при +21 °С и 2,5 атм. Другими словами, дображивание в последнем случае с последующим охлаждением пива до 1 °С и снятием дрожжевого осадка позволит снизить давление в бродильной емкости до 0,8 атм. Переливать напиток из одной емкости в другую можно, не боясь вспенивания.

Продолжительность дображивания зависит от экстрактивности исходного сусла, степени сбраживания при перекачке и температуры лагерного отделения. Так, напиток с более высокой экстрактивностью требует больше времени. Точно так же перекачиваемое с низкой степенью сбраживания пиво дображивается дольше. Если температура ниже +4 °С, процесс происходит медленнее. Чем выше температурный режим, тем быстрее он протекает. Но при этом наблюдается отрицательное влияние на связывание углекислого газа, отсюда ухудшение пеностойкости и вкусовых качеств.

Если дображивание проводится по технологии, то углекислый газ связывается с молекулами воды с образованием неустойчивой угольной кислоты. При вскрытии бутылки выделятся маленькие пузырьки, образуются они медленно. При малом времени выдержки и ускоренном дображивании диоксид углерода выделяется быстро, из-за чего страдают вкусовые характеристики напитка.

Давление на манометре может меняться, что во многом определяется сортом пива: одни поглощают углекислый газ лучше, а другие хуже. Однако у всех есть предел насыщения. Если увеличить степень карбонизации, получится перешпунтованное пиво. И тогда при вскрытии бутылки избыточная часть углекислоты улетучивается сразу же вместе с равновесной.

Дображивание, особенно при низких температурах, дает:

• осветление напитка благодаря выпадению в осадок аморфных частиц и дрожжей;
• насыщение углекислым газом, что является залогом полного резкого вкуса, стабильной и обильной пены;
• выравнивание и созревание вкуса и запаха в результате химических реакций;
• осаждение холодного помутнения;
• повышение восстановительной способности и исключение окисления, неблагоприятно влияющего на вкус.

Чтобы избежать приготовления перешпунтованного пива, и опытным, и начинающим пивоварам следует пользоваться классификацией BJCP. Также допустимо самостоятельно определять давление шпунт-аппарата исходя из стиля напитка.

Итак, каждый сорт пива способен удержать определенное количество углекислого газа как при естественной, так и при искусственной карбонизации. Повышение его объема приводит к перешпунтованию. Период выдержки карбонизированного напитка влияет на связывание диоксида углерода в нем и, соответственно, на медленное выделение при розливе в кружку. Все это справедливо в первую очередь для лагеров.

Для элевых сортов дображивание проводят при 5–10 °С. Для осветления, созревания и осаждения холодного помутнения их выдерживают при 1–2°С. А степень готовности определяют на вкус, предварительно подогрев до 10–15 °С.