Bier zonder mout | Glutenvrij brouwen

Het brouwen van bier kost een hoop energie. Het verbouwen van graan, het transport van ingredienten en bier, watergebruik en het brouwen zelf natuurlijk. In de afgelopen decennia zijn er veel ontwikkelingen ingezet om het waterverbruik tijdens het brouwen te verlagen en ook de terugwinning van warmte tijdens het brouwproces wordt steeds geoptimaliseerd. 

Voor het verder verlagen van de energiebehoefte voor het brouwen van een glas bier bedacht ik me waarom we het vermouten niet kunnen overslaan. Bij het mouten van graan worden er allerlei enzymen aangemaakt die de graankorrel voorbereiden op het maken van een nieuw plantje, maar die door brouwers worden gebruikt om zetmeel en eiwitten af te breken tot de suikeroplossing die we wort noemen. Na het vermouten wordt de mout gedroogd en zal afhankelijk van de temperatuur en tijd een lichte, bruine of zwarte kleur krijgen. Wanneer we ervan uitgaan dat we met 100% graan, dus niet-gemoute granen, willen brouwen, zullen we de enzymen ergens anders vandaan willen halen. 

Enzymen toevoegen

Het Internet levert veel informatie op: Biotechbedrijven (DSM, Novozym, Creative enzymes) maken allerlei enzymen speciaal voor het brouwproces. De doelen zijn zeer divers: ze verbeteren het filteren, helderheid, consistentie, de efficiëntie bij het gebruik van veel ongemout, glutenvrije bieren of verminderen van diacetyl. Volgens de producenten resulteert dit altijd in een kostenbesparing.  

Het brouwen met 100% ongemoute granen is voor mij een nieuw idee, maar blijkbaar wordt dit al vaker gedaan. Natuurlijk zullen de grote brouwconcerns dat niet aan de grote klok gaan hangen, want iedereen wil een ambachtelijk bier drinken en geen geprocessed product met kunstmatige toevoegingen. Interessant was dat op een van de sites een foto stond van een paar glazen met het logo van een middelgrote brouwerij. En dat had ik niet verwacht (zoek zelf maar even).

 

 Welke enzymen?

Tijdens het maischen spelen er meerdere enzymen. Voor zetmeelafbraak zijn beta-amylase en alfa-amylase de belangrijkste. In onderstaande grafiek zijn de optimale temperaturen van elk van deze enzymen te zien. Aan het begin van het maischen is beta-amylase het meest actief bij een temperatuur tussen 52 en 69°C. Dit enzym werkt op de uiteinden van de zetmeelketens en breekt de goed vergistbare maltose-eenheden af. Bij het verhogen van de temperatuur tijdens het maischen wordt de optimale temperatuur van alfa-amylase bereikt. Dit enzym kan het zetmeel op willekeurige posities op de zetmeelketen afbreken. Hierbij ontstaan wat langere brokstukken, de dextrines. Deze zijn over het algemeen wat minder vergistbaar dan maltose.

Enzymwerking bij verschillende temperaturen.

Procesparameters 

Tijdens het maischen spelen verschillende parameters een rol bij de snelheid waarmee zetmeel wordt gehydrolyseerd zoals temperatuur, waterkwaliteit, deeltjesgrootte van de mout, pH en duur van het maischproces. Deze parameters gelden bij het gebruik van mout en bij dit experiment. Specifiek voor dit experiment met ongemoute granen is het belangrijk om het zetmeel eerst te verstijfselen zodat er een enzymatische afbraak van het aanwezige zetmeel mogelijk is.

Granen die vaak worden ingezet bij het brouwen zijn tarwe, gerst, mais, rijst, sorghum, haver, rogge en gierst en de 'pseudo'-granen boekweit, quinoa en amaranth. De meeste granen bevatten zetmeel dat in het normale bereik van maischtemperaturen verstijfseld (63-70°C). 

De verstijfselingstemperatuur  betekent dat de zetmeelkorrels opzwellen en vatbaar worden voor een enzymatische afbraak in dit bepaalde temperatuurbereik en verschilt per graan. Bijvoorbeeld tarwe heeft een verstijfselingstemperatuur van 52-66°C en kan normaal meegemaischd worden. Een ander voorbeeld, mais verstijfselt bij 62-80°C, dus tijdens de maisch wordt het zetmeel maar deels of helemaal niet beschikbaar voor enzymatische afbraak en dient dus voor het maischen gekookt te worden. In Tabel 2 zijn de temperaturen per graan weergegeven.

Dat betekent dus dat mais, rijst, sorghum, gierst en boekweit eerst gekookt moeten worden om volledige verstijfseling te verkrijgen. Zetmeel bestaat uit twee soorten polymeren, amylose, ketens zonder zijvertakkingen, en amylopectine, vertakte polymeerketens. Zetmeelafbraak leidt tot de productie van vergistbare suikers in de vorm van glucose, maltose en maltotriose.

Belangrijk aandachtspunten voor het uitvoeren van het experiment met alleen ongemoute granen zijn het stikstofgehalte (FAN - free amino nitrogen), pH en de concentratie en samenstelling van de vergistbare suikers. Deze zullen naar verwachting duidelijk anders zijn dan bij het gebruik van gemoute granen. Vooral het stikstofgehalte is kritisch. Er zal voldoende stikstof aanwezig moeten zijn zoadat er voldoende van deze voedingsstoffen voor de gist aanwezig zijn, en er een goede uitvergisting kan plaatsvinden. Bij een overmaat aan stikstof zullen er bijsmaken en Maillardreacties de smaak negatief beïnvloeden.

Het experiment 

De focus voor dit artikel ligt op het brouwen van bier uit alleen ongemoute granen. Het is een experiment met een dubbel doel. Aan de ene kant wordt geprobeerd een drinkbaar, 'bierig' bier te maken met ongemoute granen. Aan de andere kant biedt dit de kans om glutenvrije granen, zaden of pseudo-granen te gebruiken en dus een bier zonder gluten te brouwen. Blijkbaar is daar best veel vraag naar, gezien het aantal lezers van het artikel hierover.

De selectie van de te gebruiken granen is deels glutenhoudend, met gerst, tarwe, haver en deels zonder gluten met boekweit, rijst en gierst. Per graan wordt er een mini-maisch aangehouden, waarbij de niet- gecorrigeerde pH en de dichtheid wordt gemeten. De enzymen zijn afkomstig van Novozym, waar ik een sample van heb aangevraagd. Per batch wordt er vergist met eenzelfde hoeveelheid gist en daarna wordt de smaak beoordeeld.

Hieronder is per graan een opsomming gemaakt van de verwachte invloeden en aandachtspunten.

    Gerst

De gerstekorrel is hard en lastig te schroten, wat er voor zorgt dat de schroot uit veel verschillende fracties bestaat en kan zorgen voor filtratiemoeilijkheden. Bij 100% ongemoute gerst wordt er een helderder en lichter gekleurd eindproduct verwacht dan bij gerstemout. Verwachte nadelen zijn een bittere smaak als in astringent of trekkerig. Bij een percentage ongemout (50-70% in combinatie met gerstemout) zal de oxidatieve stabiliteit positief worden beïnvloedt, waardoor er minder verouderingssmaken ontstaan.

    Tarwe

Ook ongemoute tarwe is hard en dus lastiger te schroten. Over het algemeen wordt er tarwemeel, tarwevlokken en tarwebloem gebruikt bij het brouwen. Tarwe bevat meer eiwit dan gerst. Bieren met 100% tarwe of een aanzienlijk deel, hebben een sterkere graangeur, meer body, minder astringentie en zijn minder bitter dan bieren met gerstemout. 

    Haver

Dit graan geeft meer smaak en aroma dan gerst(mout). Bij een toevoeging van 30% tot 40% aan een bier met overwegend gerstemout werden de sensorische kwaliteiten van het bier beter beoordeeld dan bij een 100% gerstemoutbier.
Haver is rijk aan glucanen, wat kan leiden tot een verhoogde viscositeit van het bier.

    Boekweit

Boekweit blijkt potentieel geschikt voor het gebruik in bier, en dan speciaal voor glutenvrije bieren. Wanneer alleen boekweit wordt gebruikt, zal het bier een notige smaak en een donkerdere kleur opleveren dan bij het gebruik van gerstemout. Daarnaast zal het brouwzaalrendement lager uitvallen dan bij andere granen. Het aroma van een bier met boekweit lijkt op die van gerstemout. Belangrijkste nadelen zijn bitterheid en schuimstabiliteit. Boekweit zal moeten worden verstijfseld voor het maischen.

Bij kleine toevoegingen van boekweit (20 tot 40%) is de smaak vergelijkbaar met gerst. De boekweit bevat redelijk gehalte aan polyfenolen, wat zorgt voor een bittere smaak. Over het algemeen kan worden gesteld, dat er sensorisch acceptabele bieren in geur, aroma en smaak mee gebrouwen kunnen worden. Boekweit is een pseudograan die rutine bevat, een flavonoide met een anti-oxidant, anti-ontsteking werking heeft. Het heeft een hogere antioxidantwerking dan bijvoorbeeld ascorbinezuur. 

    Rijst

In veel bieren wordt rijst gebruikt als een ongemout ingrediënt. Door het hoge zetmeelgehalte zorgt het voor een verhoogd extractgehalte bij het maischen.

Rijst bevat onverzadigde vetzuren, waardoor het gevoeliger is voor oxidatie, wat tot een ranzige geur kan leiden. Bij het vermouten van rijst zal oxidatie een risico opleveren. Rijst in ongemoute vorm heeft dus de voorkeur, waarbij alle vormen kunnen worden gebruikt zoals semolina, vlokken, geëxtrudeerd, rijstbloem en rijstmeel. Voor gebruik dient het zetmeel worden verstijfseld.

    Gierst

De moeilijkheid met gierst(mout) is dat de korrels vrij klein zijn, de gemoute vorm heeft een vrij lage diastatische kracht en het extractniveau is laag. De smaak van gierst wijkt sterk af van gerst. Wanneer het gebruikt wordt in bier, zal het bijna altijd in combinatie met gerstemout zijn.  Gierst moet eerst worden verstijfseld.

Bieren met gierst hebben een betere schuimstabiliteit, waarschijnlijk door het tanninegehalte. Een variant van gierst, teff, bevat veel anti-oxidanten en veel mineralen en heeft een unieke smaak, met biscuits, vanilla en graan. 

 

 Verwachte resultaten

Voor het overzichtelijk houden van dit onderwerp, zijn de resultaten gescheiden van de achtergrond zoals hier besproken is. In onderstaande tabel is een overzicht gegeven van de opzet. 

 

 Per graan is aangegeven in welke vorm deze wordt gebruikt en of er een noodzaak is om deze te verstijfselen. Interessant is of het bewuste graan gluten bevat. In de opzet wordt er een vaste graan:waterverhouding aangehouden. Dit resulteert in de pH van het wort, dichtheid, uiterlijk van het wort en een jodiumtest om eventueel resterend zetmeel aan te tonen. Daarnaast zal een sterk argument voor het gebruik van een van deze granen, de smaak zijn. 

De geschiktheid van een graan gebaseerd op smaak en gebruik, kunnen aan het einde worden gedefinieerd, waarbij de verwachting is, dat een mengsel van bovenstaande granen tot een optimale smaak en brouwgemak leidt.