Denne teknologi er ved at revolutionere ølfremstillingen

Når det kommer til øl, vil mange læsere vide, hvilket storslået produkt ravnektaren kan være, og hvorfor de videnskabelige fremskridts kræfter bør fokusere på dens konstante forbedring.

I årenes løb er der sket mange fremskridt i vores forståelse af biokemien ved fermentering. Men den grundlæggende ølfremstillingsproces har ikke ændret sig i hundreder, hvis ikke tusinder, af år. Det er klart, at jordskælvende gennembrud inden for bryggerividenskab er få og langt imellem.

Derfor er Lorenzo Albanese's arbejde ved Institut for Biometeorologi i Firenze, Italien, og nogle få venner, så betydningsfuldt. Disse dedikerede personer har opfundet en helt ny ølbrygningsproces, der dramatisk ændrer kemien, teknikken og miljøaftrykket af den proces, der producerer det himmelske bryg.

Så hvad har de gjort? Den hemmelige sauce i deres nye metode er kavitation, dannelsen af ​​små dampbobler i en væske og deres efterfølgende kollaps. Dette gøres normalt ved at reducere trykket i en væske, så det koger, og derefter øge det igen, så dampen kondenserer.

Kavitation kan frembringes af et roterende pumpehjul, som genererer lave tryk ved sine hurtigt bevægelige spidser. Kavitation er faktisk ofte et uønsket biprodukt af skibs- og ubådspropeller, ikke mindst fordi boblesporet og den støj, det laver, kan give væk en ubåds position.

Kavitation er en ekstraordinær proces. Det hurtige sammenbrud af en af ​​disse små bobler kan skabe temperaturer på mere end 1.000 Kelvin og producere tryk, der er omkring 5.000 gange større end atmosfærisk tryk. Disse forhold ændrer dramatisk det fysiske og kemiske miljø i vand. Albanese og venner har udført omfattende eksperimenter for at finde ud af, hvordan dette påvirker brygningsprocessen.

Denne proces involverer de grundlæggende ingredienser af malt, humle, gær og vand og har altid været relativt enkel. Det foregår i fire trin. Den første er at skabe en sukkerholdig væske kaldet urt, hvori stivelsen fra maltet byg omdannes til enklere sukkerarter, der er fermenterbare.

I det andet trin drænes urten, og den maltede byg vaskes for at udtrække så meget af de gærbare sukkerarter som muligt, en proces kendt som sparging.

Urten koges derefter i en time eller deromkring for at fjerne vand og koncentrere sukkerarterne. Kogningen dræber også alle enzymer, der er involveret i at omdanne stivelse til sukker og bortkoger flygtige kemikalier, der kan ødelægge blandingen, især det ubehageligt smagende dimethylsulfid. Tilsætning af humle på dette stadium giver blandingen dens karakteristiske smag.

Til sidst afkøles blandingen og gæren tilsættes for at starte gæringsprocessen, som typisk tager flere dage. Dette omdanner sukkeret til alkohol, hvilket skaber øl, som derefter kan aftappes.

Selvfølgelig er djævelen i detaljen. Den maltede byg skal males på forhånd for at øge dens overfladeareal. Urten skal opbevares ved en bestemt temperatur – sædvanligvis mellem 50 og 78 °C – for at hjælpe enzymerne med at nedbryde stivelse.

Kombineret med kogningen er dette en energikrævende proces. Det tager omkring 32 kilowatt-timer at lave 100 liter øl. (Til sammenligning bruger et fjernsyn vurderet til 100 watt efter at være tændt i 10 timer en enkelt kilowatt-time.)

Så hvordan ændrer kavitation alt dette? For at finde ud af det har Albanese og co bygget en helt ny slags bryggeri, der producerer kavitation i urten. De gennemførte derefter en række ølfremstillingseksperimenter under forskellige forhold for at udforske de potentielle fordele og ulemper, som kavitation introducerer.

Resultaterne giver en interessant læsning. Den første fordel er, at kavitation opløser maltet byg og dermed fjerner nødvendigheden af, at den skal formales på forhånd. Tørformaling af malt bliver irrelevant med den nye installation, da malt pulveriseres af kavitationsprocesserne ned til mindre end 100 µm i størrelse inden for få minutter, siger Albanese og co. Dette øger også den biologiske nedbrydelighed af den brugte malt, som er et affaldsprodukt fra ølfremstillingsprocessen.

Kavitation øger også den hastighed, hvormed stivelse passerer fra den pulveriserede maltede byg til urten. Denne proces er så effektiv, at der er lidt om nogen stivelse tilbage i malten ved slutningen af ​​processen.

Det har væsentlige konsekvenser. Det betyder, at processen med sparging - vask af malten for at fjerne indespærret sukker og stivelse - bliver helt unødvendig.

Når stivelse frigives mere effektivt, kan omdannelsen af ​​stivelse til enklere sukkerarter finde sted ved lavere temperaturer. Aktiveringstemperaturen for enzymer, der har til formål at omdanne stivelse til simple sukkerarter og aminosyrer, falder med omkring 35 °C, hvilket forkorter den tid, der er nødvendig for forsukring, siger holdet.

Kavitation hjælper også med at forbedre effektiviteten af ​​de kemiske processer, der normalt forekommer under den konventionelle kogning af urt- og humleblandingen. Kavitation får ubehagelige flygtige gasser til at afgasse hurtigt, denaturerer enzymerne i urten og tillader humlesmage at blande sig let. Det gør kogning helt unødvendig. Hele denne proces kan faktisk finde sted ved omkring 78 °C siger Albanese og co.

Alt dette udmønter sig i betydelige energibesparelser. Holdet siger, at deres nye brygningsproces kun brugte 24 kilowatt-timer pr. 100 liter, omkring 30 procent mindre end et kontroleksperiment, de også kørte. Og det er før de optimerer processen for at forhindre unødvendig varmeafledning.

En ting, som teamet dog ikke overvejer, er omkostningerne ved det udstyr, der er nødvendigt for at skabe kavitation, og den vedligeholdelse, der er forbundet hermed. Kavitation er berømt skadelig. De tryk og temperaturer, det producerer, tærer på det hårdeste stål. Præcis hvordan dette vil påvirke omkostningerne er ikke klart, men det skal helt sikkert medregnes på en eller anden måde.

Den ultimative test er naturligvis selve produktet. I en række tests siger dette modige hold, at den resulterende øl er lige så god som de konventionelt producerede ting. Det er noget, der skal verificeres uafhængigt af uselviske individer, der er villige til at lægge deres egne interesser til side i videnskabens navn.

Hvis objektive iagttagere er enige om, at det resulterende øl er godt, ser kavitation ud til at få stor indflydelse på bryggeriindustrien. Faktisk kan det vise sig at være en af ​​de største ændringer inden for bryggeteknologi i årtier, hvis ikke århundreder.

Ref: arxiv.org/abs/1609.06629 : En ny brygningsproces via kontrolleret hydrodynamisk kavitation

skjule