Хмель в пивоварении

Хмель (Humulus lupulus I.) — это многолетнее двудомное вьющееся растение из группы крапивоцветных и семейства коноплёвых растений. В пивоварении применяют соцветия женских растении; они содержат горькие смолы и эфирные масла, придающие пиву горечь и ароматические свойства. Можно привести такую формулировку: хмель — это высушенные шишки соцветия женских растений хмеля и приготовленные из них продукты, содержащие только основные компоненты хмеля. Выращивают хмель в особых областях возделывания, имеющих для этого подходящие условия. После уборки хмеля, чтобы избежать снижения его ценности, осуществляют его сушку и переработку. Для оценки хмеля важны некоторые показатели относительно строения хмелевой шишки и ее состава. Бесспорно, основными странами, где возделывают хмель, являются Германия и США, за ними следуют Чехия и, в последнее время, Китай.

Сбор, сушка и предохранение хмеля от порчи
После сбора хмель следует высушивать и подвергать стабилизирующей обработке для храпения.

Сбор хмеля
Сбор хмеля проводят в период его технической зрелости, как правило, в конце августа, и он должен быть завершен в течение 14 дней. Сбор хмеля заключается в освобождении стебля от поддерживающей его проволоки и отделении хмелевых шишек (женских соцветий) с короткими цветоножками. В настоящее время уборка хмеля осуществляется исключительно хмелеуборочными машинами.

Сушка хмеля
Влажность свежеубранного хмеля 75-80%, поэтому в таком виде он храниться не может и должен быть немедленно высушен. Сушка осуществляется на ленточных сушилках, а на небольших предприятиях — на решетках партиями. На решетках хмель высушивают до влажности 8-12% в щадящем режиме при температуре максимум 50° С. Затем хмель упаковывают, то есть прессуют в тюки или в более крупные виды упаковки для хранения. В таком виде хмель не может храниться долго без потери качества. Уменьшение содержания горечи и другие негативные явления возникают из-за действия кислорода, действия влажности и нагревания. Поэтому хмель следует подвергать стабилизирующей обработке.

Стабилизирующая обработка
Большая часть убранного хмеля перерабатывается в экстракт и гранулы, а часть используется в натуральном виде. Однако во всех случаях от уборки до переработки проходит некоторое время, когда хмель необходимо предохранить от порчи. Для этого высушенный хмель прессуют (гидравлическим прессом) в баллоты длиной около 1,1 м и диаметром 0,6 м, его перетягивают мешковиной и зашивают. Подобные баллоты весят около 65 кг. Благодаря прессованию доступ воздуха к хмелю уменьшается и затрудняется поглощение влаги. Для лучшего использования помещений хранилища баллоты складируют в штабеля прямоугольной формы.

Строение хмелевой шишки
Так как хмель относится к двудомным растениям, при его возделывании культивируют только женские растения, которые со второго года дают соцветия, называемые из-за их формы хмелевыми шишками или хмелевыми зонтиками. Знание строения хмелевой шишки очень важно для дальнейшего понимания компонентного состава хмеля.

Цветоножка - Должна быть короткой
Стерженек - Зигзагообразный изогнутый стерженек
Цветки - На каждом изгибе сидят почти невидимые цветки с большими лепестками. Если хмель оплодотворен, здесь образуются семена; оплодотворенный хмель имеет более раскрытую шишку
Лепестки - Желто-зеленые листья яйцевидной формы; на растущем конце они желтее, чем на кончике; лепестки образуют шишку
Лунулин - Желтое клейкое вещество, содержащееся в прицветной чешуйке, которая расположена между стержнем и лепестком. Получается как бы «бокальчик» железы, в котором образуются горькие смолы и эфирные масла; бокальчик пересекается мембраной, препятствующей вытеканию секрета. Пои касании лупулиновый бокальчик разрывается. Лупулин содержит все компоненты хмеля, важные для приготовления пива (за исключением дубильных веществ).

Состав и свойства компонентов хмеля
Состав хмеля оказывает решающее влияние на качество производимого из него пива. Хмель в сухом виде состоит из:
- горьких веществ 18,5%
- хмелевого масла 0,5%
- дубильных веществ 3,5%
- белка 20,0%
- минеральных веществ 8,0%

Остальное — это целлюлоза и другие вещества, не имеющие особого значения для производства пива. Важнейшими для него являются горькие вещества и хмелевое масло.

Горькие вещества или хмелевые смолы
Уже на ранних стадиях развития растения образуются Р-кислоты, обладающие небольшой горечью и выделяющееся в образующихся лунулиновых железках. При созревании часть этих Р-кислот превращается в значительно более горькие а-кислоты. Превращение части Р-кислот во многом зависит от погодных условий. Жаркая и сухая погода при созревании препятствует подобным превращениям больше, чем холодная и влажная.

Важнейшие соединения для формирования горечи пива — а-кислоты или гумулоны, но они не являются единственными. Одному из соединений, а именно когумулону, приписывают негативную роль в формировании горечи нива. Так как количество образующихся а-кислот и их состав являются сортовыми признаками, при селекции хмеля стремятся получить сорта с меньшим содержанием когумулона. Желательное содержание когумулона — менее 20-25% от содержания а-кислот.

Некоторые сорта, например Northern Brewer, отличаются повышенным содержанием а-кислот (6-9%) и повышенным содержанием когумулона (более 30% от кислот). Они обладают большей горечью, но из-за повышенного содержания когумулона зачастую уступают по качеству другим сортам с более низким содержанием когумулона. Нерастворимые изначально а-кислоты при последующем кипячении с суслом изомеризуются и переходят в растворимые изо-а-кислоты, которые, несмотря на осаждение при охлаждении и брожении сусла, переходят в готовое пиво и способствуют формированию его горечи.

Горькие вещества обладают очень высокой поверхностной активностью и благодаря этому повышают стойкость пены; поэтому у более горького пива следует ожидать и лучшей пеностойкости. Горькие вещества также тормозят развитие в пиве микроорганизмов; однако эта бактериостатическая сила не особенно велика и не заменяет необходимых мероприятий по повышению стойкости нива.

а-кислоты не обладают неограниченной стойкостью, поскольку мембраны лунулиновых желез проницаемы и слабо защищают их содержимое. Под влиянием кислорода, повышенных температур и высокой влажности воздуха а-кислоты все больше распадаются. Поэтому можно считать, что при температуре хранения 18 °С за два месяца а-кислоты расщепляются на 25%. Это означает, что после образования а-кислот и до созревания уже начинается процесс их распада. В связи с этим возникает необходимость хранения хмеля до переработки в холодных и сухих условиях без доступа воздуха.

Превращение а- и Р-кислот заканчивается образованием твердых смол, не имеющих ценности для пивоварения. Одновременно из боковых цепочек выделяется валериановая кислота, которая придает старому хмелю сырный запах. Правда, в твердой смоле хмеля содержится ксантогумол, который может тормозить развитие онкологических заболеваний. Он обнаруживается в изомеризованной форме и в пиве. Ксантогумол содержится также в гранулах хмеля и в спиртовом экстракте. Вообще же содержание ксантогумола настолько невелико, что для заметного проявления его антиракового действия нужно было бы выпивать ежедневно по нескольку литров пива.

Горькие вещества, то есть хмелевые смолы, разделяют на фракции (главным образом, по их растворимости). Как уже отмечалось, отдельные горькие вещества имеют весьма различную горечь, причем горечь а-кислоты в 9 раз больше, чем общей Р-фракции. Бесспорно, важнейшим компонентом, определяющим товарную ценность хмеля, является «-кислота. Поэтому в последние десятилетия усиленно занимались селекцией и возделыванием хмеля с высокой горечью (горький хмель), начиная с сорта «Northern Brewer». В последнее время на рынке появились сорта хмеля с высоким содержанием а-кислоты (например, сорта Magnum и Taurus) — от 12 до 15% при содержании когумулона менее 25%. Возделыванию ценных сортов хмеля с высоким содержанием а-кислоты уделяют большое внимание во всем мире.

Хмелевое эфирное масло
Хмель содержит от 0,5 до 1,2% хмелевого эфирного масла, под которым понимают от 200 до 250 различных эфирных веществ, легко улетучивающихся при кипячении. Они выделяются вместе с лупулином во время созревания и придают хмелю характерный аромат. Хмелевое эфирное масло представляет собой смесь углеводород- и кислородсодержащих соединений. С помощью газовой хроматографии можно определить лишь содержание отдельных компонентных составляющих хмелевого масла. При этом отдельные соединения представляются в виде пиков, но из этого невозможно сделать заключение о взаимодействии отдельных составляющих аромата, которые в конце концов определяют полный аромат. Поэтому при оценке хмеля качество, как и прежде, устанавливается путем ручной оценки качества (бонитировки).

Конкретный состав хмелевого масла зависит от сорта хмеля. Некоторые из соединений имеют особое ароматическое действие. Низкокипящие монотерпены типа Мирцен придают аромату хмеля известную остроту; Мирцен придает пиву грубый неблагородный оттенок и поэтому его присутствие довольно нежелательно. Напротив, в качестве примера положительных компонентов аромата можно рассматривать сесквитерпены а - Р-кариофиллен, (З-фарнезен или гумулены, а также их эпоксиды. Хотя они летучи и испаряются при длительном кипячении, остаток хмелевого масла попадает в пиво и придает ему желательный ароматический оттенок, зависящий от типа пива.

Чтобы сохранить хотя бы часть ароматического хмелевого масла, обычно небольшую часть хмеля добавляют в конце кипячения сусла, лишаясь при этом части изомеризованной «-кислоты. Для этого же селекционируют так называемые ароматические сорта хмеля (ароматический хмель), то есть сорта с тонким ароматом и содержанием а-кислоты в 4—6% при требуемом содержании когумулона менее 20% и возможно более высоком содержании в хмелевом масле гумулена и фарнезена. За последние 10 лет в Германии выращивание ароматического хмеля увеличилось с 48 до 63% от общего сбора. Ароматическими сортами являются Perle, Spalter Select, Hallertauer Tradition, Hersbrucker и др.

Дубильные вещества (полифенолы)
В хмеле содержится дубильных веществ от 2% до 5% на СВ, которые находятся почти исключительно в лепестках и стерженьках. Дубильные вещества обладают несколькими важными для пивовара свойствами, а именно:
- вяжущим вкусом;
- способностью связывать и осаждать комплексные белковые вещества;
- окислением в красно-коричневые соединения-флобафены;
- способностью связываться с солями железа, образуя соединения с черноватым оттенком.

Из анализа этих свойств следует, что дубильные вещества влияют на образование в пиве помутнений, на его вкус и цвет. Дубильные вещества представляют собой в большей или меньшей степени сложные полимерные соединения, состоящие из множества мономерных фенольных соединений. Поэтому их называют полифенолами. Они представляют собой сложную смесь, в состав которой входят танины, флавонолы, катехины и антоцианогены. Среди полифенолов по количеству и значимости важнейшими являются антоцианогены, которые составляют около 80% полифенолов хмеля. Антоцианогены солода, содержащиеся преимущественно в алейроновом слое, имеют в основном ту же структуру, что и в хмеле. В сусло обычного состава 80% антоцианогенов поступает из солода и 20% — из хмеля. Полифенолы хмеля отличаются от солодовых прежде всего более высокой степенью конденсации и большей химической активностью.

Белковые вещества
От 12% до 20% сухого вещества хмеля составляют белковые вещества; из них 30-50% попадает в пиво. При приготовлении пива белок хмеля не имеет особого значения (для пенообразования, для полноты вкуса) прежде всего из-за очень небольшого количества. Прочие составляющие хмеля (углеводы, органические кислоты и минеральные вещества) не представляют для приготовления пива большого интереса.