Deze technologie staat op het punt een revolutie teweeg te brengen in het maken van bier

Als het op bier aankomt, zullen veel lezers weten wat een prachtig product de ambernectar kan zijn en waarom de krachten van de wetenschappelijke vooruitgang moeten worden geconcentreerd op de constante verbetering ervan.

In de loop der jaren is er veel vooruitgang geboekt in ons begrip van de biochemie van fermentatie. Maar het basisproces voor het maken van bier is in honderden, zo niet duizenden jaren niet veranderd. Het is duidelijk dat er maar weinig wereldschokkende doorbraken in de brouwerijwetenschap zijn.

Dat is de reden waarom het werk van Lorenzo Albanese aan het Instituut voor Biometeorologie in Florence, Italië, en een paar vrienden zo belangrijk is. Deze toegewijde individuen hebben een geheel nieuw bierbrouwproces uitgevonden dat de chemie, de techniek en de ecologische voetafdruk drastisch verandert van het proces dat het hemelse brouwsel produceert.

Dus wat hebben ze gedaan? De geheime saus in hun nieuwe methode is cavitatie, de vorming van kleine dampbellen in een vloeistof en hun daaropvolgende ineenstorting. Dit wordt meestal gedaan door de druk in een vloeistof te verlagen zodat deze kookt en deze vervolgens weer te verhogen zodat de damp condenseert.

Cavitatie kan worden geproduceerd door een roterende waaier die lage druk genereert aan de snel bewegende uiteinden. Cavitatie is inderdaad vaak een ongewenst bijproduct van propellers van schepen en onderzeeërs, niet in de laatste plaats omdat het bellenspoor en het geluid dat het maakt, de positie van een onderzeeër kan verraden.

Cavitatie is een buitengewoon proces. De snelle ineenstorting van een van deze kleine bubbels kan temperaturen van meer dan 1.000 Kelvin veroorzaken en een druk produceren die ongeveer 5.000 keer groter is dan de atmosferische druk. Deze omstandigheden veranderen de fysieke en chemische omgeving in water drastisch. Albanezen en vrienden hebben uitgebreide experimenten uitgevoerd om erachter te komen hoe dit het brouwproces beïnvloedt.

Dit proces omvat de basisingrediënten mout, hop, gist en water en is altijd relatief eenvoudig geweest. Het gebeurt in vier stappen. De eerste is het creëren van een suikerachtige vloeistof, wort genaamd, waarin het zetmeel van gemoute gerst wordt omgezet in eenvoudigere suikers die fermenteerbaar zijn.

In de tweede stap wordt het wort afgevoerd en wordt de gemoute gerst gewassen om zoveel mogelijk van de vergistbare suikers te extraheren, een proces dat bekend staat als sparging.

Het wort wordt dan ongeveer een uur gekookt om het water te verwijderen en de suikers te concentreren. Het koken doodt ook alle enzymen die betrokken zijn bij het omzetten van zetmeel in suiker en kookt vluchtige chemicaliën weg die de mix kunnen verpesten, met name het onaangenaam smakende dimethylsulfide. Door in dit stadium de hop toe te voegen, krijgt het mengsel zijn karakteristieke smaken.

Ten slotte wordt het mengsel afgekoeld en wordt de gist toegevoegd om het fermentatieproces te starten, dat doorgaans enkele dagen duurt. Hierdoor worden de suikers omgezet in alcohol, waardoor bier ontstaat dat vervolgens kan worden gebotteld.

Natuurlijk zit de duivel in de details. De gemoute gerst moet van tevoren worden gemalen om het oppervlak te vergroten. Het wort moet op een bepaalde temperatuur worden gehouden, meestal tussen 50 en 78 °C, om de enzymen te helpen zetmeel af te breken.

In combinatie met het koken is dit een energie-intensief proces. Het kost ongeveer 32 kilowattuur om 100 liter bier te maken. (Ter vergelijking: een televisie met een vermogen van 100 watt die 10 uur aan staat, gebruikt een enkele kilowattuur.)

Dus hoe verandert cavitatie dit allemaal? Om daar achter te komen, hebben Albanese en co een geheel nieuw soort brouwinstallatie gebouwd die cavitatie in het wort veroorzaakt. Vervolgens voerden ze een reeks experimenten uit om bier te maken onder verschillende omstandigheden om de mogelijke voor- en nadelen te onderzoeken die cavitatie met zich meebrengt.

De resultaten zorgen voor interessante lectuur. Het eerste voordeel is dat cavitatiepulp gemoute gerst maakt en dus de noodzaak wegneemt om vooraf te malen. Het droog malen van mout wordt met de nieuwe installatie niet meer relevant, aangezien mouten door de cavitatieprocessen binnen enkele minuten worden verpulverd tot minder dan 100 µm, zeggen Albanese en co. Dit verhoogt ook de biologische afbreekbaarheid van de gebruikte mout, een afvalproduct van het bierbereidingsproces.

Cavitatie verhoogt ook de snelheid waarmee zetmeel van de verpulverde gemoute gerst naar het wort gaat. Dit proces is zo efficiënt dat er aan het einde van het proces weinig tot geen zetmeel meer in de mout achterblijft.

Dat heeft belangrijke implicaties. Het betekent dat het spoelproces - het wassen van de mout om ingesloten suiker en zetmeel te verwijderen - volledig overbodig wordt.

Doordat zetmeel efficiënter vrijkomt, kan de omzetting van zetmeel in eenvoudiger suikers bij lagere temperaturen plaatsvinden. De activeringstemperatuur van enzymen die gericht zijn op het omzetten van zetmeel in eenvoudige suikers en aminozuren, daalt met ongeveer 35 ° C, waardoor de tijd die nodig is voor versuikering korter wordt, aldus het team.

Cavitatie helpt ook bij het verbeteren van de efficiëntie van de chemische processen die gewoonlijk plaatsvinden tijdens het conventionele koken van het wort- en hopmengsel. Cavitatie zorgt ervoor dat onaangename vluchtige gassen snel ontgassen, denatureert de enzymen in het wort en laat hoparoma's zich gemakkelijk mengen. Dat maakt koken helemaal niet nodig. Dit hele proces kan inderdaad plaatsvinden bij ongeveer 78 °C, bijvoorbeeld Albanese en co.

Dat alles vertaalt zich in aanzienlijke energiebesparingen. Het team zegt dat het nieuwe brouwproces slechts 24 kilowattuur per 100 liter verbruikte, zo'n 30 procent minder dan een controle-experiment dat ze ook uitvoerden. En dat is voordat ze het proces optimaliseren om onnodige warmteafvoer te voorkomen.

Een ding dat het team echter niet in overweging neemt, zijn de kosten van de apparatuur die nodig is om cavitatie te creëren en het bijbehorende onderhoud. Cavitatie is beroemd schadelijk. De drukken en temperaturen die het produceert, vreten het hardste staal weg. Hoe dit de kosten zou beïnvloeden, is niet duidelijk, maar er moet zeker op de een of andere manier rekening mee worden gehouden.

De ultieme test is natuurlijk het product zelf. In een reeks tests zegt dit dappere team dat het resulterende bier net zo goed is als het conventioneel geproduceerde spul. Dat is iets dat onafhankelijk zal moeten worden geverifieerd door onbaatzuchtige individuen die bereid zijn hun eigen belangen opzij te zetten in naam van de wetenschap.

Als objectieve waarnemers het erover eens zijn dat het resulterende bier goed is, lijkt cavitatie een grote impact te hebben op de brouwerij-industrie. Het kan zelfs een van de grootste veranderingen in de brouwtechnologie in decennia, zo niet eeuwen worden.

Referentie: arxiv.org/abs/1609.06629 : Een nieuw brouwproces via gecontroleerde hydrodynamische cavitatie

zich verstoppen