Syvällisempää panemista: Oluen pH tutkan alla
Sisällys
Mitäs se pH-arvo tarkoittikaan?
pH-arvo ilmoittaa liuoksen happamuuden.
Käytännöllisemmästä ja oluen maisteluunkin sopivasta kulmasta lähestyen: Happamuus puolestaan on perusmaku, jolla ihminen huomaa ravinnossaan – ja oluessaan – olevat hapot. Ennen täsmällisiä määritelmiä happamuus perustui kemistin makuaistimukseen. Käsite pH:lle syntyi sattumoisin panimotoiminnan piirissä, Carlsbergin labrassa S.P.L. Sørensenin toimesta vuonna 1909.
Postaussarjan ekassa osassa luodaan vilkaisu happamuuden teoreettisempaan puoleen oluissa ja pH:n merkitykseen kotipanoissa.
pH:n perusteet
Peehoohon liittyviä tarinoita on varmaan jo yläasteen kemiassa tullut vastaan, jos kuka niitä silloin noteerasi. Jos kemialliset kaavat yhtään hämmentää, ne voi tässä hyvin loikata yli ilman, että asia siitä kärsii. Taustoitus aiheesta lyhyen oppimäärän mukaan:
Kemiallisesti happamuus tarkoittaa positiivisten vetyionien (H+) aktiivisuutta liuoksessa. Liuenneesta aineesta irtoaa vetyioneja ja ne tarttuvat liuoksen vesimolekyyleihin muodostaen oksoniumioneita (H3O+). Esimerkiksi kun veteen liuotetaan rikkihappoa (H2SO4), tästä vahvasta haposta irtoaa kaksi vetyionia, jotka tarttuvat kahteen vesimolekyyliin muodostaen oksoniumionit. Sellaiset hapot, jotka luovuttavat vetyioninsa vedelle vain osittain ovat heikkoja happoja.
- H2SO4 + H2O → HSO4− + H3O+
- HSO4− + H2O → SO42- + H3O+
Happamuuden määrää kuvataan oksoniumpitoisuuden (mol/l) logaritmin vastaluvulla, täsmällisemmin ilmaistuna: pH = -log10[H3O+]. Siinä p tulee saksan sanasta Potenz (suom. voimakkuus), H vetyioinista ja hakasuluin on merkitty oksoniumionien konsentraatiota. Esimerkiksi tislatulle vedelle H3O+ pitoisuus on 10-7 mol/l ja siten pH on 7.
pH-asteikko saa arvoja 0 ja 14 välillä. Liuos on hapan, kun pH on alle 7, neutraali, kun pH on 7 ja emäksinen, kun pH on yli 7. Koska asteikko on logaritminen, yhden yksikön muutos tarkoittaa 10-kertaista muutosta happamuudessa. Se on hyvä muistaa, kun vertaa valmiille oluille tyypillistä vaihtelua 3,0 ja 4,5 välillä. Ääripäiden eron maussa tosiaan huomaa. Yleisemmin panotouhuissa koko pH-skaala ulottuu hapanoluiden noin 3:sta joidenkin vaaleiden vierteiden 6:een.
Puhtaan veden pH on seitsemän 25oC lämpötilassa. pH-arvo riippuu lämpötilasta, minkä merkitys tulee kotioluen panijalle käytännössä huomatuksi mäskin, keitetyn vierteen ja valmiin oluen pH-mittauksissa.
Kun pH alenee lämpötilan kasvaessa, se ei suoraan merkitse sitä että vesi tulisi happamammaksi. Liuos on hapan mikäli siinä on ylimäärä H+ vetyioneja suhteessa OH– hydroksidi-ioneihin. Puhtaassa vedessä on aina yhtä suuri konsentraatio näitä molempia, vaikka pH muuttuisi lämpötilanmuutoksen vuoksi. Reaktion tasapainoyhtälö voidaan ilmaista:
- H2O ⇌ H+ + OH–
Ilmiö pH:n muutoksesta lämpötilan suhteen johtuu kemiallisen reaktion tasapainovakion muuttumisesta lämpötilan mukana.
pH-käsitteestä puhuttaessa on totuttu viittaamaan 25oC vertailulämpötilaan. Tosin oluen panoon liittyvissä teksteissä asia ei ole ollenkaan yhtä selvä, epäilemättä juontaen juurensa siihen, että mäskin tai vierteen pH-mittauksessa näytteen lämpötila on selvästi korkeampi ellei sen anna jäähtyä. Vedelle on seuraavassa kuvassa näytetty pH-riippuvuus lämpötilasta samoin kuin Briggsin et al. (2004) raportoimat havainnot mäskin pH-muutoksista tislattua ja karbonoitua vettä käytettäessä.
Puhtaan veden sekä mäskinäytteiden pH eri lämpötiloissa.
pH kotioluenkin valmistuksessa
Postauksessa käydään läpi pH:n merkitys oluenpanon päävaiheiden kautta. Keskeisimmät vaiheet ovat rouhitun maltaan mäskäys lämpimässä vedessä, mäskin erottamisen jälkeinen vierteen keitto sekä hiivan lisäämistä seuraava käyminen. Periaatekuva oluen valmistuksesta on näytetty alla.
Keskeisimmät oluen valmistuksen vaiheet on otsikoitu kuvassa ”Mäskäys”, ”Keitto” ja ”Käyminen”.
Artikkeli keskittyy happamuuden merkitykseen, mutta isommassa kuvassa kannattaa huomata entsyymiaktiivisuuden riippuvan enemmän lämpötilasta kuin pH:sta. Oluen panossa entsyymeistä keskeisiä ovat alfa- ja beta-amylaasit, jotka auttavat pilkkomaan maltaan pitkät sokeriketjut – tärkkelyksen – käymiskelpoisiksi sokereiksi.
Mäskäys
Mäskäys on tärkeä työvaihe vierteen ja oluen pH:n määräytymisessä. Mäskin happamuus vaikuttaa moniin seikkoihin kuten käymiskelpoisten sokerien määrään ja muodostumisnopeuteen, ei-toivottujen tanniinien irtoamiseen jyvien kuorista ja mäskin siivilöitävyyteen.
Maltaat ja vesi mäskäykseen
Kun rouhittu mallas yhdistetään veteen, pH alenee huomattavasti pelkän veden pH-arvoon verraten. Maltaiden tyyppi vaikuttaa siten, että tummat erikoismaltaat tuovat pH:n matalammaksi kuin vain perusmaltaiden käyttö. Jos käyttää 100% perusmallasta ja tislattua vettä, mäskin pH asettuu huoneenlämmössä yleensä 5,7-5,8 tasolle. Jos mukana on 20% tummaa karamellimallasta tai paahdettua mallasta, pH alenee luokkaa 0,5 yksikön verran.
Maltaiden ohella veden koostumus vaikuttaa mäskin happamuuteen. Sinänsä veden pH:n merkitys on vähäinen, koska nimenomaan maltaiden vuorovaikutus veden kanssa tuottaa mäskin happamuuden ja edelleen vaikuttaa sen entsyymiaktiivisuuteen. Seuraavaan listaan on koostettu vedessä olevien ionien merkityksiä oluen teossa. Ne osallistuvat kemiallisiin reaktioihin oluen panon eri vaiheissa tai vuorovaikuttavat makuyhdisteiden kanssa.
- oksonium (H3O+) alentaa pH:ta, voimistaa katkeroa
- kalsium (Ca2+) alentaa pH:ta
- bikarbonaatti (HCO3−) kasvattaa pH:ta
- natrium (Na+) tuo makeutta, suuremmilla määrillä happamuutta
- rauta(II) (Fe2+) tuo metallisuutta ja kitkeryyttä
- kloridi (Cl−) tuo makeutta, täyteläisyyttä, tasapainottaa sulfaattia
- sulfaatti (SO42−) tuo kuivuutta, kitkeryyttä ja voimistaa katkeroa
- magnesiumia (Mg2+) tarvitaan hiivalle
Veden sanotaan olevan kovaa, jos siinä on runsaasti kahden tai useamman arvoisia positiivisia ioneja. Oluen teossa näistä olennaiset ovat kalsium- ja magnesium-ionit, sillä mallastetussa ohrassa on runsaasti fytiiniä eli kalsiumia ja magnesiumia sisältävää orgaanista fosfaattia. Näitä ioneja sisältävä vesi aiheuttaa hieman, enimmillään noin 0,3 yksikköä alemman pH:n kuin pehmeä vesi.
Suomessa vesi on yleensä pehmeää ja käsittelemättömät raakavedet ovat happamia. Esimerkiksi pääkaupunkiseudun juomaveden laadusta löytyy tietoa Helsingin seudun ympäristöpalvelut HSY:n sivuilta. Vertailun vuoksi, kuulujen tsekkiläisten oluiden tekoon käytetty Pilsenin vesi on pehmeää sekä matalaa bikarbonaattitasoltaan.
pH-muutoksia mäskissä
Mineraalikoostumuksen ja kalsiumsuolojen muutokset aiheuttavat suurimman osan pH-alenemasta ennen käymisvaihetta. Vierteen vuorovaikuttavia yhdisteitä ovat fosfaatit, fytiinihappo, peptidit ja proteiinit sekä muut vetyioneja mäskiin siirtävät ja siten pH:ta alentavat reaktiot. Mäskäyksessä tärkein muutos tapahtuu maltaan fosfaattien ja aminohappojen saostuessa.
Kalsiumfosfaatti saostuu vierteestä nopeammin korkeammissa lämpötiloissa, mistä johtuen mäskin pH alenee nopeammin keittomäskäyksessä kuin tavallisemmassa infuusiomäskäyksessä. Kalsiumfosfaatti samoin aiheuttaa pH:n alenemista mäskäyksen jälkeisessä vierteen keitossa, mikäli sitä on silloin edelleen tarjolla. Puolestaan pH-laskua panovedessä estävät erityisesti karbonaatti- (CO32-) ja bikarbonaatti-ionit (HCO3–), jotka puskuroivat pH:n alenemista.
Siivilöintivaiheessa mäskin puskurointikyky huuhtoutuu pois ja pH saattaa nousta. Tämä ei ole hyvä, koska korkeassa pH:ssa ei-toivotut polyfenolit ja makuaineet suodattuvat mukaan. Huuhtelun loppuvaiheessa pH:n noustessa vierteen kerääminen tulee lopettaa huuhtelukierroksen pH:n lähestyessä kuutta.
Mäskäyksen jälkeen pH edelleen vaikuttaa moniin asioihin myöhemmissä oluen panon vaiheissa kuten proteiinien koaguloitumiseen keiton yhteydessä (hot-break), humalaöljyjen määrään, humalan katkeroon, väriin käymisvaiheessa ja vaahdon pysyvyyteen.
Optimaalinen pH mäskätessä ja sen raportointiin liittyvät sekaannukset
Briggs et al. (2004) ilmaisevat käymiskelpoisten sokerien muodostumiselle optimaalisen pH:n olevan 5,3 huoneenlämmössä ja vastaavasti sanovat mäskäyksen parhaiten sujuvan pH-arvoilla 5,5-5,8. Tosiasiassa entsyymiaktiivisuudelle optimaalinen pH vaihtelee laajalla välillä (pH 3-10) eikä yksinkertaista mallia mäskäyksen optimi-pH:lle ole. Suositeltuihin kompromissiarvoihin voi päätyä ja näitä kirjallisuudesta löytyy.
Jos pH on mäskäyksessä liian korkea, tärkkelys ja proteiinihydrolyysi kärsivät. Samoin se lisää tärkkelyksen pilkkoutumistuotteena syntyvien dekstriinien määrää vierteessä vähentäen sen käymispotentiaalia. Korkealla pH-arvolla polyfenolit kuten maltaan kuoresta peräisin olevat tanniinit voivat tuottaa kitkeryyttä olueen.
Edellä Briggsin et al. pH-arvoille on mainittu niiden pätevyys huoneenlämmössä. Useinkaan tarkennusta lämpötilasta ei olutkirjallisuudessa mainita ja jos mainitaankin, niin todella usein puhutaan ylimalkaisesti ”huoneenlämmöstä” tai ”mäskäyslämmöstä”. Epätäsmällisyys heijastuu käytännön pH-mittauksiin ja niiden tulkintoihin. Sekaannuksista voi olla seurauksena muutaman kymmenyksen heittoja pH-arvoissa. Huoneenlämpöisen ja mäskäyslämpötilassa olevan mäskin ero on lähteestä riippuen raportoitu olevan 0,3-0,35 siten, että pH on korkeampi huoneenlämmössä. Tätä eroa voi peilata postauksen ensimmäisen kuvan mäskigraafeihin.
Ilmoitetun pH-arvon lämpötilaedustavuuteen liittyy paljon sekaannusta. Briggs et al. (2004) esimerkiksi raportoivat koostamansa monet pH-arvon edustavuudet kysymysmerkin kanssa. Braukaiser (2011) arvioi blogissaan, että raportoidut pH-arvot perustuvat konvention mukaan mäskin pH-mittaukseen juuri huoneenlämpötilassa, mikä on melko lähellä 25oC lämpötilaa. Bamforth (2001) sanoo: ”When searching the literature, the reader should be cautious about the pH values quoted and inferences made about their impact, because the temperature is not always quoted.” Tämä on aika lievästi muotoiltu eikä hänkään syvemmin puutu lämpötilakysymykseen. Sen sijaan hän tarkastelee laajemmin pH:n merkitystä mäskäyksessa sanoen mm. ”There have been surprisingly few (if any) detailed studies of the precise impact of pH on mashing performance and wort composition. ” … ”One textbook refers to a previous textbook! It seems that a largely empirical approach has been employed.” Vastaavaa ilmiötä pääsi lämpötilakysymyksen kautta todistamaan postausta valmistellessa.
Tässä postauksessa on pitäydytty käytettyjen lähteiden terminologiassa. Lienee mahdollista, että eri teksteissä huoneenlämpötilan tai jäähdytetyn mäskin on katsottu likimain vastaavan 25oC referenssilämpötilaa ja mäskäyslämpötilan noin 65oC lämpötilaa. Niissä kohdin, joissa pH-lukema on esitetty ilman lämpötilaviittausta, sitä ei ole alkuperäisessäkään lähteessä annettu.
Kuvatun ilmiön lämpötilariippuvuudesta saattoi kokeellisesti havaita jatkopostausta varten tehdyissä testeissä, esimerkiksi kahvinäytteen kanssa. Kuumana sen pH-lukema oli 4,65 (@50 oC) ja jäähtyneenä 4,84 (@25 oC). Sama ilmiö oluen kotipanossa on yhtä lailla nähtävissä tämän kirjoituksen loppukappaleen mittauksissa.
Oheiseen taulukkoon on koottu ne lähteet, jotka tuli käytyä läpi asiaa ihmetellessä. Ne joiden kohdalla lämpötilaviite on merkitty puuttuvaksi tarkoittaa, että viitettä ei ollut esitetty ainakaan missään käytännöllisessä yhteydessä esitettyjen pH-arvojen kanssa.
| Mäskin pH | Lämpötilaviite pH:lle | Muita huomioita | Lähde |
|---|---|---|---|
| 5,1-5,8 | – | Kehottaa mittaamaan yhtenevällä tavalla, tyypillisesti huoneenlämmössä ja käyttäen mittaria, jossa on automaattinen lämpötilakompensaatio-ominaisuus. Ei kuitenkaan yksikäsitteisesti kerro, mitä lämpötilaa ilmoittamansa pH-arvot edustavat. | Strong (2011) |
| 5,2-5,4 | – | Bible | |
| 5,2-5,7 | – | ”Compromise pH for mashing enzymes is 5,2 to 5,7.” | Fahy ja Spencer (1999) |
| 5,5-5,8 | – | ”The ”normal” mash pH is being 5,5-5,8.” | Kunze (2014) |
| 5,7-5,8 | – | Enari ja Mäkinen (2014) | |
| 5,4-5,8 | 25 oC | Toisessa kohdin tekstiä Palmer viittaa huoneenlämpöön samoilla pH-arvoilla 5,4-5,8. Vaihtoehtoisesti, Palmerin esittämästä kuvasta on pääteltävissä pH 5,1-5,6 @65-n.68 oC, sekä tekstissä pH-arvoihin 5,1-5,6 mäskäyslämpötilassa. | Palmer (2006) |
| 5,3-5,6 | Huoneenlämpötila | 5,3-5,5 vaaleille oluille ja 5,4-5,6 tummemmille oluille | Braukaiser blogi (2011) |
| 5,2-5,4
5,5-5,8 |
Mäskäyslämpötila
Jäähdytetty mäski |
Mäskistä puhuttaessa: ”Infusion mashes are best carried out at pH 5,2-5,4 (mash temperature), and so will give cooled worts with pH values of about 5,5 -5,8.” Vrt. myös kuvaaja alkukappaleessa. |
Briggs et al. (2004) |
| 5,0-5,2 | Jäähdytetty vierre | Vaikka asiaa käsitellään kirjassa mäskäyksen yhteydessä, sanamuodot ovat epätäsmällisiä ja jäähdytetty vierre ”chilled wort” saattaa viitata keiton jälkeen jäähdytettyyn vierteeseen. Ilmoitettu pH-väli tarkoittaa mäskille 5,2-5,4, mutta siinä kohtaa ei viitata lämpötilaan lainkaan. | Fix (1999) |
Karsitaan ensin edellä olevan taulukon tiedoista ne, joissa ei ole lämpötilaviitettä. Jäljelle jäävät ensin Palmer sekä Briggs et al., jotka ovat melko konsistentteja ilmoittaessaan pH:n olevan likimain huoneenlämpötilassa noin alueella 5,4-5,8. Braukaiserin vastaava arvio 5,3-5,6 on melko hyvin linjassa tämän kanssa. Silti jäljelle jää ristiriitaisia tietoja erityisesti Fixin ilmoittamana. Hän perustaa arvonsa jo vuodelta 1950 olevaan alan yleisteokseen ja toisaalta epäselvien ilmausten takia raportoidut pH-arvot eivät muutenkaan vaikuta kaikkein vakuuttavimmilta.
Yhteenvetona eri lähteistä päädyn itse ainakin toistaiseksi käyttämään Palmerin antamia lukuja 5,4-5,8 @25 oC. Perusteluna tähän on edeltävä pohdiskelu ja se, että siinä on täsmällisimmin viitattu lämpötilaan. Kaikesta sekaannuksesta huolimatta, onneksi pH-mittauksin testatut oluet lopputuotteina tuntuvat olevan loogisen oloisilla tasoilla ja maultaan mainioita.
Mäskin pH:n säätö
Mäskin pH-arvoa voi alentaa käyttämällä luonnostaan kovaa vettä tai lisäämällä kalsiumsulfaattia tai kalsiumkloridia. pH:n laskemiseen käy toisaalta esimerkiksi myös maitohappo, fosforihappo tai hapanmallas (acidulated malt). Hapanmaltaat sisältävät 1-5% maitohappoa ja yksinään mäskättynä tuottavat vierteen pH-arvoksi 3,8-4,4. Hapanmaltaita käytetään tavallisesti noin 5% mallasmäärästä, mutta enemmänkin voi käyttää. Näitä happamuuden alentamiseen sopivia aineksia löytyy kirjoittamisen hetkellä ainakin vaikka Lapon valikoimista. Annosteluohjeet löytyvät pakkausselosteista.
Kalsium on melkoisen monipuolista ainesta. pH-säädön lisäksi kalsiumionit stabiloivat amylaasia, parantavat vierteen erottumista mäskistä, auttavat hot-breakin muodostumista keitossa, olut kirkastuu paremmin, hiiva hiutaloituu ja laskeutuu käymisastian pohjalle paremmin. Lisäksi kalsiumoksalaattikiteet voivat saostua käymisastian seinämille estäen oksaalihapon muodostumista. Oluessa kalsiumoksalaatti voi aiheuttaa utuisuutta tai ylikuohuntaa (gushing).
pH voi olla liian matalakin, ainakin jos vesi on kovin pehmeää eli sisältää vähän mineraaleja ja tekeillä on tumma olut. Tällöin voi lisätä kalkkia (kalsiumkarbonaatti) tai ruokasoodaa (natriumbikarbonaatti).
Monet kappaleessa luetellut tai niiden kaltaiset aineet, esimerkiksi happamuudensäätöaineet, löytyvät elintarvikkeiden lisäaineluettelosta (E-koodit). Näistä löytyy lisätietoja Elintarviketurvallisuusvirasto Eviran sivuilta.
Tekstissä on paikoin viitattu entsyymiaktiivisuuteen. Panohommissa voi käyttää myös lisättyjä entsyymituotteita sokerinmuodostuksen tehostamiseen.
Vierteen keitto
Sopivan mäski-pH:n saaminen auttaa hyvään pH-tasoon keitossa ilman happamuuden säätöjä. Syinä pH:n edelleen alenemiseen keitossa voi nähdä kalsiumyhdisteiden saostumisen, happamien Maillard-reaktiotuotteiden muodostumisen ja katkeroa tuottavien humalahappojen lisäyksen.
Tyypillisessä mäskin pH-arvossa humalan hyödyntämisaste (hop utilization) rajoittuu teoriasssa noin 60 prosenttiin ja käytännössä ennemminkin 35%:iin. Keitossa alfahappojen isomerisoitumisreaktio suosisi korkeampaa pH:ta, millä tosin on haitallisia makuvaikutuksia. Jos vierrettä happamoittaa, se kannattaa tehdä vasta jonkin verran keiton alkamisen jälkeen, esimerkiksi 30 minuuttia ennen keiton loppua. Näin alfa-happojen tehokkaammalle isomerisoitumiselle jää aikaa keiton alkupuolella.
Sikäli kun kalsiumfosfaattia on edelleen vierteessä mäskäyksen jäljiltä, keittämisessä sen saostuminen jatkuu happamuutta lisäten. Keiton keskeisessä Maillardin reaktiossa sokerit ja alfa-aminohapot reagoivat saaden aikaan väri- ja makuyhdisteitä. Alemmilla pH-arvoilla nämä reaktiot eivät ole yhtä tehokkaita. pH:lla on toisaalta iso merkitys vierteen kirkastumiseen. Alle 4,5 pH-arvoilla vierre ei kirkastu ja 5,0 tarvitaan sen tehokkaaseen asettumiseen.
Optimaalinen pH kompleksisten proteiinien ja polyfenoleiden koaguloitumiselle on 5,2, joten mikäli keiton alkuvaiheessa voi havaita runsaasti vaahtoavan hot-breakin tapahtuvan, tietää pH:n olevan hyvällä tasolla. Seuraavassa kuvasarjassa näkyy 29.12.2017 NEIPA-panon hot-break vierteen lämmityksen lähestyessä kiehumispistettä ja vierteen kirkastuminen rolling-boilissa pian sen jälkeen (viimeinen kuva).
Briggsin et al. (2004) mukaan vierteen keitossa pH:n voi arvioida alenevan 0,1-0,2 yksikön verran noin 5,0:aan. Pientä epäloogisuutta on samojen kirjoittajien kertomiin mäskin pH-arvoihin ennen keittoa, mihin edelleen sotkeutuu epäselvyys pH-arvojen lämpötilaedustavuudesta.
Käyminen
Käymisen aikana pH alenee yhä. Ideaalisen pH:n sanotaan olevan lähellä arvoa 5 aktiivisen käymisen alkamiseksi. Hiivan metabolia laskee käymisen aikana pH:ta noin 0,5-0,7 verran ja se riippuu hiivan elinvoimasta ja lisääntymiskyvystä. pH alenee käymisen aikana, koska hiiva kuluttaa puskurina toimivan aminotypen ja tuottaa orgaanisia happoja. Vierteen pH:n säädöllä on itse asiassa suhteellisen pieni vaikutus valmiin oluen happamuuteen, kriittisiä tekijöitä ovat käymisvaiheen läpi säilyvä puskurikyky sekä käymisessä muodostuvan hapon (H+ ionit) määrä.
Jotkin yhdisteet menettävät väriään käymisen aikana samalla kun pH alenee, joten oluen värikin vaalenee hieman käymisessä. pH vaikuttaa hiivan flokkulaatioon, oluen kirkastumiseen ja sillä on monia vaikutuksia hiivan tuottamiin makukomponentteihin. Eräiden tutkimusten esimerkkejä viime mainituista:
- Hiivattavan vierteen pH-muutos 5,75:stä 5,46:een on raportoitu puolittaneen dimetyylisulfidin (DMS) muodostumisen käymisessä.
- Asetolaktaatin muuntumisnopeus diasetyyliksi kasvoi moninkertaiseksi, kun käymisen aikainen pH muutettiin 5,5:sta 4,0:aan.
- Katkeroisuus on karkeampi korkeammilla pH-arvoilla.
- Kun oluen pH alenee ohi tyypillisen arvon 3,9 on sanottu, että sen
- kyky vastustaa mikrobien aiheuttamaa pilaantumista paranee
- kolloidistabiilisuus paranee (oluessa kolloidit kontribuoivat sameuteen ja ennenaikaiseen vanhenemiseen)
- vaahdon pysyvyys paranee
- maun stabiilisuus heikkenee
- Orgaaniset hapot H+ ionien lähteenä eivät ole ainoa syy aistittuun happamaan makuun vaan siihen vaikuttavat myöskin yhdisteiden rakenteet.
Hiivasolut käyttävät voimakkaasti emäksisiä ammonium-ioneja ja joitakin orgaanisia happoja kuten maitohappoa. Käytetyllä hiivakannalla on näin vaikutus loppuun käyneen oluen happamuuteen.
Valmis olut
Optimaalisen pH:n on mainittu olevan alle 4,4 valmiille oluelle. Se kypsyttää olutta nopeammin, tuottaa kirkkautta ja parantaa oluen säilyvyyttä, koska happamuus estää bakteerikasvua. Valmiin oluen pH:ta ei kuitenkaan yleensä ole tapana säätää, kunnollinen käyminen riittää. Koska pH alenee käydessä, vähemmän jäännössokereita sisältävillä loppuun asti käyneillä ja kuivemmilla oluilla tapaa olla hiukan alempi pH.
Lager-vierteillä ja oluilla on hiukan korkeampi pH kuin ale-tyylisillä. Useimmat lagerit päätyvät pH-arvoon 4,2-4,6, vastaavasti alet 3,8-4,2 ja hapanoluet 3,0 tuntumaan. Ohramallasoluille on raportoitu tyypillisen miellyttävän vaihteluvälin olevan 4,1-4,5, vehnäoluille hiukan vähemmän ja hapanoluet muodostavan oman luokkansa. Muita käytettyjen lähteiden listaamia pH-arvoja vehnäoluille on 3,3-3,7, light beerille 4,4-4,7 sekä ”valmiille oluelle” 4,2-4,6.
Vahvan kantavierteen panotekniikka (high gravity brewing) voi johtaa korkeampiin pH-arvoihin loppulaimennuksen yhteydessä, joskin tämä tekniikka tuskin on kovin yleinen käsityöpanimoilla.
Huomioita kotipanijalle
Kun kotipanija ryhtyy mäskin pH:ta mittailemaan, useinkin voi huomata asian olleen riittävän reilassa aiemminkin vaikkei sen tarkkailuun ja säätöön olisi paukkuja laittanutkaan. Kotipanoissa pH:n saanti oikeaan skaalaan kuitenkin parantaa merkittävästi laatua, jos happamuus on ollut aiemmin selvästi pielessä. Hienosäädöt pH:ssa eivät ole enää niinkään merkitseviä. Sen jälkeen kun pH on panoprosessissa viritetty sopivalle tasolle, sen monitorointi satsista toiseen ei myöskään ole enää erityisen tärkeää.
Kotipanoissa on pitkälle pärjätty happamuuteen kovin tarkasti huomiota kiinnittämättä. Ongelmia ei maun kautta epäiltynä ole ollut eikä lopputuotteita mittaillen epäilyksiä ole noussut. Kirjoittelun innoittamana tuli NEIPA-panon ohessa tarkemmin seurattua pH:n kehitystä. Oluen valmistukseen käytetyn veden pH(25oC) oli 5,9 ja mäskäyksen kokonaispituus 75 minuuttia.
pH mäskäyksen keskivaiheilla: vierteen pH@55min ja @18oC (jäähdytetty kupissa): 5,43
Lämpötilan merkityksen testaamiseksi otettiin lämmintä vierrettä suoraan mäskikattilan pumppukierrosta. Siinä vierteen pH@65min ja @n. 40oC: 5,27. Edellisen kuvan arvoon verraten voi huomata varsin pienen eron pH:ssa (n. 0,1 yksikköä) ”mäskäyslämpötilan” (n. 40oC) ja ”huoneenlämmön” (18oC) välillä.
Huomionarvoista on myös se, että suoraan keittimen vierrepumpun päästä otettu näyte ei ollut kovinkaan lähellä nimellistä mäskäyslämpötilaa (65oC). Siihen lienee ainakin pari syytä. Vierre ehtii jäähtyä jonkin verran kiertäessään pumpun läpi melko ohuen letkun läpi takaisin mäskäimeen. Toisaalta keittimen ilmoittama nimellinen lämpötila, tässä tapauksessa 65oC, ei edusta koko mäskäyskattilan nestetilavuutta.
pH mäskäyksen lopussa: vierteen pH@75min ja @25oC (jäähdytetty kupissa): 5,37
pH keiton jälkeen: jäähdytetty vierre juuri ennen käymisen alkua, pH@25oC: 5,32
pH pääkäymisen jälkeen ennen sekundääriä, pH@25oC: 4,0
Kotipanokoe: yhteenveto pH-muutoksista
Kokonaisuutena voi sanoa, että mäskäyksessä oltiin likipitäen optimitasolla. Enää keitossa pH ei juurikaan alentunut, mutta siitä huolimatta käymisvaiheeseen mentiin (pH 5,3) suht hyvin linjassa edellä viitattujen pH:n optimiarvojen kanssa. Hot-break ilmaantui normaalisti, eli se check-point osui maaliin kuten tavallista.
Seuraavassa kuva tiivistää NEIPA-panon pH-havainnot panon eri vaiheissa: käytetty vesi, mäskäys, keitto, valmis olut ja sen useammatkin versiot. Huomattavat muutokset ja alenemat pH:ssa tapahtuivat mäskäyksessä, käymisessä sekä valmistuksen viimevaiheissa marjoja tai greippimehua lisättäessä. Mäskäyksen loppuarvo 5,37 on varsin hyvin linjassa Palmerin esittämien lukujen 5,4-5,8 (@25 oC) kanssa.
Keitossa tapahtunut alenema oli aavistuksen alakanttiin kirjallisuuden vihjaamaan 0,1-0,2 yksikköön nähden. Käymisvaiheessa pudotusta tapahtui selvästi enemmän – 1,4 yksikköä – kuin kirjallisuuden vihjaama noin puolikkaan yksikön alenema. Oluen pH oli pääkäymisen jälkeen 4,0 ja hyvä niin.
Useampi splitatun erän otoksia on listattu valmiin oluen pH-loppuarvoina:
- 4,3, valmis perusversio NEIPAsta, dryhopin ja greipin kuoren lisäämisen ja sekundäärin jälkeen
- 3,4, valmis olut, pääkäyneeseen olueen yhdistetty tuoregreippimehu
- 3,3, valmis valkoherukkaversio NEIPAsta, dryhopin, herukan lisäämisen ja sekundäärin jälkeen
- 3,3, valmis punaherukkaversio NEIPAsta, dryhopin, herukan lisäämisen ja sekundäärin jälkeen
Kuvassa on myös mäskinäytteiden pH-arvoja eri ajan hetkiltä ja eri lämpötiloissa mäskäyksen aikana. Jatkossa vastaavan kaltaiset mittaukset kannattaa tehdä niin, että useampi pH-mittaus tehdään aina samasta näytteestä sen jäähtyessä.
Kuvassa pH-mittaukset oluen teon eri vaiheissa ja eri lämpötiloissa. Sininen katkoviiva demonstroi pH:n ja lämpötilan välistä yhteyttä, sekä punainen viiva pH:n muutosta panon vaiheissa. Tekstilaatikoissa lukuarvot on pyöristetty yhden desimaalin tarkkuuteen.
Jatkoa seuraa
Oluen happamuus ei jää tähän. Jatkoa seuraa blogissa.
Lähteet
Keskeisimmät lähteet:
- Bamforth, C. W., 2001: pH in Brewing: An Overview. Technical Quarterly of the Master Brewers Association of the Americas. Vol. 38, No. 1, 1-9.
- Bible, C.: The Principles of pH. Brew Your Own. On-line artikkeli.
- Briggs, D. E., C. A. Boulton, P. A. Brookes ja R. Stevens, 2004: Brewing – Science and Practice. Woodhead Publishing Ltd, Cambridge.
Muita lähteitä:
- Barth, R., 2013: The Chemistry of Beer – The Science in the Suds. John Wiley & Sons, New Jersey.
- Braukaiser, 2011: About pH Targets and Temperature. The Science of Making Beer -blogi, on-line artikkeli, 2.3.2011.
- Clark, J., 2017: Temperature Dependence of the pH of Pure Water. On-line artikkeli, päivitetty 20.1.2017.
- Enari, T.-M. ja V. Mäkinen, 2014: Panimotekniikka. Oy Panimolaboratorio – Bryggerilaboratorium Ab, Espoo.
- Fahy, A. ja J. Spencer, 1999: Wort Production. Teoksessa: The Practical Brewer. Toim. J. McCabe. Master Brewers Association of the Americas.
- Fix, G., 1999: Principles of Brewing Science. Brewers Publications.
- Kunze, W., 2014: Technology Brewing and Malting. VLB Berlin.
- Oliver, G., 2011: The Oxford Companion to Beer. Oxford University Press.
- Palmer, J., 2006: How to Brew. Brewers Publications.
- Strong, G., 2011: Brewing Better Beer. Brewers Publications.
- Wikipedia: Happamuus. On-line artikkeli.
Hyvä kirjoitelma. Tällaiset aiheet ovat juuri niitä, jotka tuppaavat unohtumaan suomenkielisillä alan foorumeilla kokonaan. Eli oikeastaan oluen valmistukseen liittyvä tekninen/tieteellinen tutkimus, hienosäätö ja välillä sellainen syvän pään pohdiskelu jonkin oluen ominaisuuksista ja siitä mistä ne johtuvat.
Eka kuva sinänsä ei ehkä paras, sillä pullon ja vaahdon mukana oleessä jää sellainen vaikutelma, että mittasit pHtä hiilihappotetussa näyteessä, mikä toki ei tuotaisi luotettavaa/oikeaa tulosta.
Arto, kiitosta vaan kommentista! Vähän samaa on itselläkin käynyt mielessä suomenkielisen olut-kirjoittelun kanssa. Kai se tippuu sinne ammattimaisesti tekevien ja perus-asianharrastajien välimaastoon tämän kaltainen lähestyminen. Selkeesti ollaan jo ohi ihan vaan oluen maistelijoiden kiinnostuksen piiristä.
Robert, tarkka huomio! Itse asiassa tuo kuva ei liity tähän kirjoitukseen muutoin kuin yritti demonstroida pH-mittausta ylipäänsä. Kyseisessä kuvituskuvassa on menossa valmiin hiilihapotetun oluen pH-mittaus, joista on tarkoitus postailla myöhemmin. Ehkäpä vaihdan kuvan enemmän sekaannuksen välttämiseksi.
Kiitos hyvästä tekstistä!
Scott Janish viittaa tekstissään tutkimukseen jonka mukaan 3,8g/l kuivahumalointi nostaisi pH:ta 0,14 yksikköä, ja että korkeampi pH valmiissa oluessa korostaisi katkeron makua. Onko sinulla tästä kokemuksia tai ajatuksia?
(https://scottjanish.com/increasing-bitterness-dry-hopping/)
Moikka, kiitoksia palautteesta! Ei ihan tuolta kulmalta oikeastaan kokemusta. Lainauksen perusteella kuivahumalointi nostaa pH:ta mikä on jopa intuition vastaista koska (alfa ym)happoja lisätään humaloinnin kautta. Kirjaimellisesti: kun pH nousee niin pH-lukuarvo suurenee (happamuus vähenee). Jää itse asiassa hiukan arveluttamaan mitä kirjoittaja oikeastaan halusikaan sanoa. Sama terminologinen väljyys vaivaa toistakin huomiota. Nimittäin oma kokeellinen näppituntuma on että kaikkein korkeimpien pH:iden oluet (suhteellisen vähäinen happamuus) on nimenomaan maltaisia pehmeitä pääluonteeltaan, olkoonkin että tuo on melkoinen kärjistys sitä taustaa vasten että havaintojeni mukaan valmiin IPAn pH:t vaihtelee välillä 3,9-4,5 ja esim. muut tavallisimmat alet 3,7-4,7 ja lagerit 3,9-4,6.
Itse en ole mittaillut pH:ta, vaan luottanut reseptilaskurin antamaan lukemaan mäskin pH:lle. 5,3 on ollut vakiolukemani, mutta tämän ja muiden lukemieni juttujen perusteella aion nostaa sen 5,4:ään. Ja mittari pitää hankkia…
https://beerandbrewing.com/rethinking-bitterness-in-dry-hopped-hazy-beers/
Tuossa oli toinen juttu vielä jossa mainitaan sama asia. Omaakin järkeä vastaan sotii että alempi pH antaisi hedelmäisempää makua. Helppo testata tosin: sokkotestiä koti-neipalle jossa toisessa hieman maito- tai fosforihappoa. Palaan asiaan 🙂