Хмелевые смолы

Относительно небольшое производственное использование горьких веществ хмеля при кипячении сусла связано с их низкой растворимостью и обратным выделением определенной части. Еще в 1927 г. было обнаружено, что гумулон переходит при кипячении в раствор в виде изомера. Только 20 лет спустя Верцель и Говарт выделили изомер и идентифицировали его как изогумулон. Рэгби и Бетум установили, что все известные гомологи гумулона и лупулона переходят при кипячении хмеля в раствор в виде соответствующих изосоединений. Наиболее важные - это изосоединения гумулона и его гомологов, т. е. изогумулон, изокогумулон, изоадгумулон, иногда изопрегумулон и изопостгумулон, которые придают пиву основную долю горечи. А изолупулон, изоколупулон, изоадлупулон, иногда изопрелупулон и изопостлупулон влияют на горечь пива очень незначительно.

Использование хмелевых смол зависит главным образом от состава горьких кислот и дозируемого количества хмеля, от достигнутой степени изомеризации, от обратного выделения изомеров вместе с брухом, от времени кипячения и его интенсивности и от pH.

Разница в составе хмелевых смол у хмеля разного происхождения весьма значительна. Чешский хмель, по Ванчуре, характеризуется высоким содержанием гумулона (80%), а в иностранных сортах часто преобладает когумулон (от 20 до 50%). Адгумулону и другим, до сих пор не определенным гомологам, исследователи уделяли небольшое внимание, так как их общее содержание в хмеле очень незначительно.

Удалось установить, что три основные изосоединения имеют приблизительно одинаковую горечь. Тем не менее при кипячении хмеля возникает разница в том, что гумулон и гомологи не обладают одинаковой способностью образовывать изосоединения. Гумулон изомеризуется при кипячении сусла с хмелем от 35 до 41%, когумулон от 38 до 59%, а адгумулон от 41 до 67%. Согласно этому гумулон придает относительно меньше горечи, чем оба другие гомолога. Однако, хотя у чешских сортов хмеля преобладает гумулон, горечь чешского пива происходит от изогумулона. При переработке хмеля иностранных сортов с преобладающим содержанием когумулона пиво содержит главным образом изокогумулон. Возможно, что качественная разница в составе исходных α-кислот является одновременно причиной известной разницы в качестве горечи, которая бывает очень существенной.

Степень изомеризации зависит также от дозы хмеля. Халл обнаружил половинную изомеризацию при четырехкратной дозе хмеля. В Бельгии установлено, что выход изомеров снижается на 10%, если доза хмеля повышается на 45%.

Причины значительных потерь изосоединений при кипячении полностью объяснить не удалось. Наибольшие потери возникают в начале варки. Тролль и сотрудники пытались объяснить их образованием гумулиновой кислоты, которая является обычно основным негорьким продуктом, однако ее присутствие в охмеленном сусле не было доказано.

Существенные потери происходят далее в результате осаждения изосоединений гумулонов вместе с брухом сусла. И хотя они значительны, однако всегда ниже, чем общие потери.

Изомеризация гумулонов зависит также от продолжительности кипячения сусла с хмелем, и повышается сначала быстро, потом медленнее. Умеренно повышенное давление при кипячении (температура свыше 100°С) ускоряет изомеризацию, а высокое снижает. Была установлена оптимальная температура 106°С, при которой выход изогумулонов выше на 40%.

Значительное влияние на изомеризацию горьких кислот имеет также pH среды, при увеличении которого (т. е. сдвиг в щелочную область) изомеризация ускоряется. Клоппер установил, что при сдвиге pH от 5,2 до 5,5 изомеризация возрастает на 25%, а при дальнейшем сдвиге pH на 5,8 - на 40%. В нормальном диапазоне pH от 5,1 до 5,3 не были обнаружены заметные различия.

Если участие изосоединений гумулона и гомологов изучено довольно подробно, до сих пор имеются пробелы в сведениях об участии в процессах остальных компонентов хмеля главным образом мягких смол. Имеются данные, что мягкие смолы участвуют в образовании горечи только на 5-10%, а у старого хмеля эта доля может возрастать до 75%.

Интенсивность и качество горечи сусла и пива зависят не только от исходного состава и степени окисления горьких веществ в использованном хмеле, а также от других превращений, протекающих при самом кипячении сусла с хмелем.

На окончательное формирование интенсивности и качества горечи при варке значительно влияет окисление и изменения pH.

При окислении во время кипячения с доступом воздуха горечь всегда возрастает, однако пиво приобретает неприятный вкус. По данным Де Клерка, ухудшение вкуса вызвано, вероятно, окислением не только изогумулонов, но и дубильных веществ. Следует указать, что до сих пор окончательно не изучено влияние на вкус изолупулонов, нерастворимой, неизомеризованной фракции α-горьких кислот и продуктов их окисления в мягкие, а потом в твердые смолы.

Несмотря на то, что увеличение pH среды ускоряет изомеризацию хмелевых смол практически способ изменения pH трудно использовать, поскольку искусственно подщелаченное сусло имеет плохой брух, интенсивный цвет и неприятную горечь. Поэтому пытались выщелачивать хмель в щелочной среде еще до кипячения сусла с хмелем. Первоначальный метод (Кольбах, Виндиш и Дитрих, 1922) состоял в том, что хмель варили в 0,05 н. растворе соды. С тех пор в разных странах было предложено много технологических и конструктивных решений проведения процесса предварительной изомеризации в щелочной среде, в результате чего возникло несколько модификаций этого процесса, в том числе и в ЧССР (Салач, 1956), однако эти методы не нашли распространения в практике.

Для характеристики горечи сусла и пива Салач и сотрудники предложили индекс горечи, выражающий отношение горьких хмелевых веществ, связанных в коллоидах, к веществам, присутствующим в молекулярной форме.