Alcoholvrij bier | deel 1

Alcoholvrij bier, je kunt er bijna niet meer omheen. Waar eerder alleen de grote merken een alcoholvrij bier hadden, heeft nu ongeveer elke kleine brouwerij wel een eigen versie. In dit artikel zoeken we uit hoe kleine brouwers dat doen en hoe het voor de hobbybrouwer mogelijk is. 

Voor de thuisbrouwers waren er lange tijd niet zo veel opties om alcoholvrij te
brouwen. De dure, gespecialiseerde apparatuur zoals de grote brouwers gebruiken voor het verwijderen van alcohol na vergisting was en is simpelweg te duur dus vacuümdestillatie of omgekeerde osmose  of membraamfiltratie geen optie.

Dus in de begindagen van de brouwhobby bestond het proces uit het brouwen van een normaal bier inclusief vergisting. Daarna werd de alcohol verwijderd door het bier te verwarmen. Je kunt je voorstellen dat dit de smaak niet persé ten goede kwam. Het bier begon bij het verwarmen ontzettend te schuimen, de kleur werd donkerder en smaakte niet meer zo fris. 

Wat zijn nu de opties?

Voor de hobbybrouwer zijn er twee brouwopties om alcoholarm bier te maken:

1) Een recept met weinig mout en een warme maisch. Door de hoeveelheid mout te reduceren, zullen er ook weinig suikers tijdens de warme maisch worden gevormd. Het resultaat is een weinig vergistbaar wort. Nadeel van deze methode is (vaak) de dunne body van het bier.  

2) Het koud maischen van een regulier recept, waarbij er weinig suikers worden geextraheerd, maar wel veel smaak en kleur uit de mout. Dit proces heet Cold Extraction. 

Bij beide brouwopties kan er gekozen worden voor een vergisting met 'normale' biergisten die een vergistingsgraad van ~70% hebben. Dit wordt doorgaans als een betrekkelijk lage vergistingsgraad beschouwd, wat betekent dat deze gisten voor een bier van rond de 5% niet erg ver doorvergisten. Maar voor een licht wort met een SG van 1015 tot 1025 zal dit vaak nog te ver zijn, er zal een dun mondgevoel overblijven en te veel alcohol. 

Er zijn speciale gisten beschikbaar die alleen simpele suikers zoals glucose en fructose kunnen vergisten. Deze gisten behoren niet zoals de meeste biergisten tot het geslacht Saccharomyces. Deze stammen hebben moeite om de iets langere suikers zoals maltose en maltotriose af te breken. Hierbij blijft er meer body en 'zoet' over. Ter illustratie hieronder een plaatje van een glucose en een maltoseverbinding. Glucose is korter/kleiner dan maltose. Later in dit deel 2 meer daarover. 

Het proces van cold extraction is de meest toegankelijke methode voor de thuisbrouwer en zal de basis zijn van dit artikel. Dit proces kan (eventueel) gecombineerd worden met deze maltose-negatieve giststammen. 

Cold Extraction of Malt Components 

Een aantal jaar geleden verscheen er op internet het proces van 'cold extraction of malt components'. Dit artikel was opgetekend door moutproducent Briess in de USA. Hobbybrouwers zijn hiermee verder gegaan, zie ook hier.

Het proces van koude extractie geeft de mogelijkheid om kleur en smaak uit speciale mouten te halen, terwijl de extractie van complexe koolhydraten (langere suikers zoals maltose, maltotriose, zetmeel) beperkt blijft. Simpel gezegd betekent dit dat het enzymatisch afgebroken zetmeel in de mout, in de vorm van simpele suikers (glucose) wordt opgelost tijdens het koud maischen. Het resultaat is een kleine hoeveelheid vergistbare suikers en tegelijk wel extractie van kleur, moutsmaak, tannines en beta-glucanen die zorgen voor smaak en mondgevoel. Het grootste deel van het zetmeel blijft achter in de moutkorrel.

Samenstellen van een recept

Volgens het Briessartikel zal een 'gewoon' recept voor een bier met een SG van 1.050 (berekend wanneer een warme maisch wordt uitgevoerd) bij koude extractie minder efficiënt zijn en 1 tot 1,5% alcohol opleveren. Het recept en brouwproces zal in grote lijnen hetzelfde zijn als bij normaal (warm) brouwen. In de volgende paragrafen wordt het brouwproces per stap behandeld.

        ..of toch warm maischen? 

Door Escarpment labs, een Canadese gistproducent, wordt een normaal (warm) maischschema voorgeschreven. Het uitgangspunt van dit bedrijf ligt helemaal bij de niet-conventionele giststammen die beperkt suikers kunnen omzetten. Zij adviseren om de samenstelling van het wort aan te passen op deze brouwmethode door de samenstelling van het beslag en de maischtemperatuur. Voor eenvoudige lichte worten, beperk de basismouten tot niet meer dan 50% van het totale beslag. Gebruik andere mouten die de schuimstabiliteit verbeteren en het mondgevoel versterken, zodat het eindproduct er uitziet en smaakt als bier. Streef naar korte maischstappen bij temperaturen boven 72°C om meer dextrinen maar minder maltose tijdens de maisch te verkrijgen. Als je strikte controle hebt over de pH van je maisch, is het mogelijk om bij een hoge temperatuur te maischen terwijl je de pH in het normale bereik houdt, om wort te verkrijgen dat uitstekend geschikt is voor de productie van alcoholvrij bier.

Bij het ontwerpen van een recept voor bieren met laag alcoholgehalte, kun je verwachten dat je veel lagere extractie-efficiënties uit je beslag haalt dan je normaal zou ervaren. Bij warmere beslagtemperaturen kan de efficiëntie zelfs zakken tot 50% of lager.

Volgende paragrafen behandelen verder het proces volgens de cold extraction methode. 

    Koud maischen 

Het doel van koud maischen is het hydrateren van de gemalen mout om te proberen de kleur, smaak en enzymatisch afgebroken verbindingen die tijdens het mouten worden geproduceerd, op te lossen. De hoeveelheid water die wordt toegevoegd in de hydrateringsstap moet voldoende zijn om volledige hydratatie te garanderen, dit is doorgaans vier keer het gewicht van het gebruikte mout of meer.

Wanneer je de gemalen mout in een vat met water mengt en wegzet, zal de extractie niet snel verlopen. Bij koelkasttemperatuur duurt dit 8 uur of langer. Wanneer het water wordt rondgepompt over de mout, kan het proces in slechts een tot twee uur worden voltooid. In onderstaand plaatje is de extractie [Brix] uitgezet tegen de (koude) maischduur. Hierin is te zien dat binnen twee tot vier uur de extractie afgerond is. De lijnen lopen van 11 tot 26 graden. Hierin zit geen direct verband tussen de extractiesnelheid en temperatuur (bron).

In vergelijking met regulier maischen, zal er bij een lagere temperatuur de extractie van componenten anders verlopen. In onderstaand plaatje zijn de resultaten te zien van een controlebatch (congress wort) die warm is gemaischt, afgezet tegen een aantal moutsoorten (cold mash). Per mout is na het koud maischen het vaste stofgehalte, kleur, oplosbaar stikstof (een maat voor eiwit) en beta-glucanen bepaald. (bron). Deze laatste twee stoffen zorgen voor schuim en mondgevoel in het bier.

Opmerkelijk is dat er bij tarwemout geen eiwitindicatie is en bij rogge geen beta-glucanen. Bij pale mout worden beide wel aangetoond. Tarwe bevat meer eiwit dan gerstemout en rogge is bij uitstek een graan wat bekend staat om beta-glucanen.

    Filteren

Na het maischen wordt de vloeistof gescheiden van de vaste stoffen in de filterkuip. De bostel zal een lossere structuur hebben, het wort zal sneller moeten doorstromen dan bij een warm filterproces. De vloeistof zal waarschijnlijk zeer troebel zijn vanwege het grote aantal fijne (zetmeel)deeltjes die ontstaan bij het malen en door roeren tijdens het maischen. De troebel zal bij een BIAB-proces waarschijnlijker zijn dan bij een recirculerend proces, zoals bij een brouwautomaat. Wanneer er sprake is van veel deeltjes in de vloeistof, kan het handig zijn om deze te decanteren en niet verder mee te nemen in het brouwproces. Dit zijn waarschijnlijk ook zetmeeldeeltjes/bloem. 

In deze Duitse studie wordt er een soortgelijk proces aangehouden. Hier wordt strikt een koude maisch aangehouden. Na het koud maischen of weken wordt er geen warme maisch uitgevoerd.

 

    Maischen - Enzymatische afbraak  

Daarna zal er volgens Briess een warme maisch moeten volgen. In tegenstelling tot een traditionele brouwmethode vindt het echte maischproces plaats nadat er gefilterd is. Tijdens het koud maischen zijn de enzymen in de vloeistof opgelost. Het maischen is nodig om het niet -of half omgezet zetmeel om te zetten in oplosbare suikers. Dit warm maischen kan worden uitgevoerd door het koud geëxtraheerd wort te verwarmen.  Als je wilt, kun je ook nog wat extra gemalen mout toevoegen om de conversie nog wat te helpen, maar nodig is het niet. In dat geval zal je hierna nog een extra filterstap moeten aanhouden. 

Over het nut van het de maischtemperatuur zijn er verschillende inzichten. In andere artikelen wordt deze stap niet of op hogere temperaturen aangehouden. De ene bron meldt dat er op 'normale', maar wel verhoogde temperatuur moet worden gemaischt. Ga uit van 67 tot 72°C. Volgens een andere bron zou dit zelfs op 80°C moeten zijn. Op een board over non-alcoholicbieren wordt 82°C aangehouden. De hogere temperaturen zorgen er voor dat het wort steriel wordt. Over de duur van het maischen is geen duidelijke informatie beschikbaar.  

    Koken

Het koken van het wort lijkt ook optioneel. In de eerdergenoemde Duitse studie wordt er niet gekookt, maar dit is een (semi)wetenschappelijk onderzoek, dus dit zou puur om het aantonen van de techniek kunnen gaan. Er zijn echter wel smaaknotities, dus dat spreekt dat punt tegen. In het artikel van Briess wordt ook niet gekookt. De hobbybrouwer waarvan zijn proces op Briess lijkt, kookt soms wel, maar houdt andere keren een hopstand van 90°C aan. Hierin wordt de bitterhop toegevoegd, samen met gistvoeding en klaringsmiddelen. 

Het wort en de resterende zoetheid van het bier kunnen in balans worden gebracht met toevoegingen van bitterhop. Er wordt geadviseerd om te beginnen rond 20 IBU voor bieren met laag ABV van 0,5-1,0% ABV en vervolgens kleine aanpassingen naar smaak uit te voeren.

Aandachtspunten

Speciale aandacht moet worden besteed aan de wort- en bier-pH. Het wort met lagere dichtheid heeft een lagere buffercapaciteit door minder opgeloste suikers en eiwitten, en de uiteindelijke pH na het koken neigt hoger te zijn dan bij traditionele bieren. Bovendien zal de gist tijdens de gisting kleinere hoeveelheden suiker gebruiken en dus het uiteindelijke bier minder verzuren. De combinatie van een hogere begin-pH en lagere verzuring kan resulteren in een uiteindelijke pH hoger dan 4,5, wat de groei van pathogene (ziekteverwekkende) micro-organismen kan bevorderen, waardoor het uiteindelijke product niet veilig is voor consumptie.

Het verzuren van het wort is de veiligste aanpak, omdat dit de kans op besmetting met pathogenen verkleint. De pH in het eindproduct kan worden aangepast met voedselveilige zuren zoals melkzuur, azijnzuur of fosforzuur.

Het resultaat 

Het wort uit deze koude extractie bevat grote hoeveelheden eiwitten die zorgen voor een goede schuimkraag en mondgevoel. 

Verder bevat het wort de volgende belangrijke componenten: 

Diastatische enzymen: Zowel α- als β-amylase zijn zeer goed oplosbaar in koel water.
Eiwitten: 65% van het beschikbare stikstof (als eiwit) wordt opgelost in vergelijking met een typisch (warme) maischproces.
β-Glucanen: β-Glucanen in wort komen voort uit enzymatische afbraak van hemicellulose tijdens het warm maischen. Koud geëxtraheerd wort bevat ~10% β-glucanen in vergelijking met een controlewort (Congreswort).

Suikers: Extractie van mout bij lage temperaturen laat zetmeel achter maar vangt veel moutcomponenten die bijdragen aan de bieraroma, inclusief zeer goed vergistbare eenvoudige suikers.
Zetmeel en dextrinen: Maischen onder de verstijfselingstemperatuur resulteert in lage niveaus van geëxtraheerd zetmeel en daarom zal het wort een laag dextrinegehalte hebben.

Kleur en Smaak: Sensorische en spectrofotometrische analyses toonden aan dat de belangrijkste smaak- en kleurelementen in gekaramelliseerde mout en de meeste geroosterde moutsoorten als gevolg van Maillard- en karamellisatie-reacties zeer goed oplosbaar zijn in koude waterextracties. Deze mouten extraheren >95% van de kleur bij koude waterextractie.

-----

Dit is deel 1 over het brouwen van alcoholvrij bier. In deel 2 (nog niet gepubliceerd) wordt de vergisting en aandachtspunten voor het bewaren en uitschenken van een alcoholvrij bier behandeld.