Temperature  Ramps Temperature Rests

Temperature Ramps or Temperature Rests

A maceração por etapas é um programa de maceração no qual a temperatura da maceração é progressivamente aumentada por meio de uma série de descansos. A onipresença de maltes bem modificados praticamente eliminou a necessidade de realizar um step-mash na maioria das situações. Então, por que você deveria aprender mais sobre o processo e a ciência por trás do step-mashing? Simples, você pode produzir mais variedade e, às vezes, cervejas melhores e mais distintas ao seguir um programa de mosturação passo a passo.

Step-mashing permite que os cervejeiros manipulem o mosto para obter o mosto desejado, seco ou doce, aveludado ou levemente adstringente. Você também pode descobrir que a eficiência do extrato aumenta de leve a moderadamente ao usar um regime de maceração por etapas. Compreender a ciência por trás da maceração passo a passo pode ajudar os cervejeiros de grãos inteiros - e até mesmo os cervejeiros parciais - a decidir sobre um regime de maceração apropriado para suas cervejas.

Modificação de Malte

A maltagem desempenha um papel fundamental no processo de fabricação da cerveja. Os objetivos da maceração são essencialmente uma extensão dos objetivos da maltagem, e o que acontece na maltaria deve influenciar sua escolha de um protocolo de maceração.

O principal objetivo da maltagem é iniciar a germinação da cevada e, em seguida, torrar o grão para impedir que a semente brote. Os cervejeiros se preocupam com isso porque iniciará duas degradações vitais e também produzirá as enzimas fundamentais da maceração. Durante o processo de maltagem, as gomas (glucanas) nas paredes celulares da cevada são quebradas. Da mesma forma, as proteínas são quebradas. Essa quebra fornece ao mosto os aminoácidos necessários para a saúde da levedura e diminui a possibilidade de turbidez ou instabilidade biológica na cerveja acabada. Por fim, a maltagem faz com que a cevada produza as enzimas degradadoras do amido que serão empregadas no mosto. O grau em que a degradação da goma e da proteína progrediu é chamado de modificação. Hoje em dia, a maioria dos maltes são totalmente modificados. Os glucanos e as proteínas são degradados a tal ponto que os cervejeiros só precisam converter os amidos do grão para fazer um mosto de boa qualidade. Maltes submodificados são aqueles em que a modificação foi interrompida, essencialmente deixando o cervejeiro para completar essas tarefas na sala de fermentação.

Se um malte for submodificado, isso será dito claramente no nome. Por exemplo, Briess faz um malte chamado Less Modified Pilsner Malt. Por outro lado, se um nome de malte não menciona seu nível de modificação, ele é totalmente modificado. A semente de cevada é muito dura. A modificação do malte ocorre de uma extremidade do grão de cevada para a outra, amolecendo-o. Outra maneira de identificar um malte submodificado é mastigá-lo — se ele tiver um final duro e “aço”, então é submodificado. Consulte a Tabela 1 para obter um resumo dos vários tipos de malte e seus níveis de modificação.

Se você comprou um malte pouco modificado - ou fez seu próprio malte em casa, o que geralmente produz grãos modificados de forma desigual - um mosto passo a passo (ou mosto de decocção) pode ser sua melhor opção.

Enzimas

Enzimas são proteínas que catalisam reações químicas, permitindo que elas ocorram em um ritmo muito mais rápido do que ocorreriam por conta própria. (Também existem enzimas feitas de moléculas de RNA, mas elas não desempenham um papel direto na trituração.)

Uma proteína é uma cadeia longa e não ramificada de aminoácidos, variando de cerca de 50 aminoácidos para a insulina até mais de 8.000 aminoácidos em algumas das maiores proteínas. Em algumas regiões de uma proteína, uma sequência de aminoácidos formará uma “espiral” (chamada de hélice). Em outros, a corda pode dobrar sobre si mesma e formar o que é chamado de folha. Toda a sequência, com suas regiões locais de hélices e folhas, se dobra em uma forma tridimensional. As ligações mais comuns que estabilizam a forma da enzima são conhecidas como forças de Van der Waals, atrações fracas que podem ser facilmente quebradas pelo aumento da temperatura ou mudanças no pH.

A forma de uma enzima determina sua função. Isso ocorre porque o substrato para uma determinada enzima se encaixa no "sítio ativo" da enzima. Uma analogia simples para a ação enzimática pode ser feita usando o videogame Pac-man. Se o personagem Pac-man fosse uma enzima, sua boca seria o sítio ativo, que agarraria o substrato (ou substratos) e catalisaria uma reação química. Por exemplo, quando uma enzima amilase quebra uma molécula de amido, seu sítio ativo “agarra” o amido e quebra a ligação entre dois resíduos de açúcar na cadeia de amido.

Infelizmente, as analogias com os videogames da década de 1980 às vezes precisam ser abandonadas quando os pontos mais delicados da ação da enzima são discutidos. Ao contrário do que a analogia do Pacman pode implicar, as enzimas não “mastigam” fisicamente as moléculas.

As enzimas que degradam as proteínas e degradam o amido em uma mistura de etapas funcionam por um processo chamado hidrólise, que pode ser traduzido livremente como "quebra com água". Por exemplo, a enzima amilase se ligará a duas moléculas de açúcar adjacentes em uma cadeia de amido. Quando uma molécula de água colide com o complexo enzima e substrato, a enzima catalisa uma reação entre um íon de hidrogênio (H+) da molécula de água e uma das moléculas de açúcar, e uma segunda reação entre um íon hidroxila (OH-) e o outro açúcar. Essencialmente, a ligação entre os dois açúcares é substituída por uma molécula de água, que se divide em duas partes, quebrando a cadeia de amido. Uma vez que a ligação é quebrada, a mudança na forma das moléculas no sítio ativo faz com que a enzima se liberte, onde fica livre para flutuar na solução até esbarrar em outro filamento de amido.

Agora, se qualquer uma das ligações que estabilizam a forma de uma enzima for interrompida, a enzima não funcionará mais porque a forma do sítio ativo muda e o substrato não caberá nela. Quando a estrutura de uma enzima é interrompida pelo calor, dizemos que a enzima está desnaturada. Uma vez desnaturada, a maioria das enzimas - incluindo as enzimas relevantes para a maceração - não se dobrará de volta à sua forma ativa. Portanto, de um modo geral, a desnaturação desativa permanentemente uma enzima.

Na literatura cervejeira, são dadas as faixas de temperatura ideais para várias enzimas. (Para obter um resumo, consulte a Tabela 2.) Para cervejeiros avançados, é importante entender o que isso significa. As enzimas são “máquinas” simples que funcionam apenas devido à sua forma. Em solução, se eles colidirem com o(s) seu(s) substrato(s), eles catalisam uma reação química. À medida que uma solução enzimática é aquecida, a taxa de reação aumenta à medida que o tempo que leva para as enzimas colidirem aleatoriamente com as moléculas do substrato diminui porque as moléculas individuais estão se movendo mais rapidamente pela solução. As enzimas são ativas em todas as temperaturas entre o ponto de congelamento de uma solução e a temperatura na qual a enzima desnatura. Quando a faixa de temperatura para uma determinada enzima é indicada na literatura cervejeira, é a faixa de temperaturas que resulta em um bom desempenho da sala de fermentação para essa enzima. Isso não significa que a enzima esteja inativa fora dessa faixa. Todas as enzimas cervejeiras são ativas abaixo de sua faixa declarada. No entanto, em temperaturas mais baixas, eles estão trabalhando mais lentamente. A extremidade superior da faixa de uma enzima é determinada pela atividade da enzima e pelo ponto de desnaturação. Aquecer um step mash acima do limite superior da faixa de uma enzima não faz com que a enzima pare de funcionar instantaneamente. Leva tempo para as enzimas se desnaturarem. Em alguns casos, as enzimas realmente desnaturarão dentro de sua faixa declarada. Por exemplo, a 149 °F (65 °C), a beta-amilase é desnaturada em 40–60 minutos e a atividade da alfa-amilase cessará após 2 horas a 153 °F (67 °C). O ponto é que, ao alterar as temperaturas do mosto, você não está ligando e desligando as enzimas de forma limpa.

Ainda assim, existem quatro fatores que determinam a velocidade de uma reação catalisada por enzima - a concentração da enzima, a concentração do substrato, a temperatura da mistura e seu pH - e todos os quatro podem ser manipulados em um mosto passo a passo para alterar o seu mosto. qualidades.

O Descanso Ácido

O descanso ácido é o primeiro descanso que você pode agendar após a massificação em qualquer etapa completa ou regime de maceração por decocção. O repouso ácido tem duas funções; para reduzir o pH do mosto para uma faixa apropriada e quebrar os temidos glucanos que podem grudar no mosto. A faixa típica para um descanso ácido é entre 95–113 °F (35–45 °C). A essa temperatura, a enzima fitase quebra uma molécula chamada fitina e libera ácido fítico, que reduz o pH do mosto.

A fitase é muito suscetível ao calor e a maioria dessas enzimas será destruída durante a maltagem prolongada. Portanto, a fitase só estará presente em maltes levemente torrados. Portanto, só beneficiará realmente um mosto feito de maltes pouco modificados em água macia com pouca capacidade de tamponamento - um nicho bastante pequeno. Normalmente, essa situação é resolvida simplesmente adicionando ácido à água de ataque. Outra razão pela qual os descansos ácidos não são amplamente utilizados é que leva pelo menos uma hora para provocar qualquer alteração significativa no pH do mosto.

A segunda e mais importante finalidade de um descanso nesta faixa de temperatura é cuidar da maioria dos glucanos, também conhecidos como gomas. Os beta-glucanos são uma forma de carboidratos encontrados na camada de proteína que envolve as moléculas de amido nos grãos e a beta-glucanase é uma enzima que irá degradar essas moléculas. Várias glucanases são ativas até cerca de 140 ° F (60 ° C), mas a glucanase mais importante, 1,4 beta-glucanase, tem uma temperatura ideal em torno de 113 ° F (45 ° C). Os beta-glucanos são encontrados em maiores concentrações no centeio, trigo, aveia e maltes pouco modificados. Os beta-glucanos também são conhecidos por causar turvação na cerveja se não forem devidamente degradados.

Em um malte totalmente modificado, o nível de beta-glucanos não deve ser um problema, mas se você tiver problemas de clarificação ou turbidez com seu malte favorito, tente um descanso de 15 minutos na faixa de temperatura de descanso ácido.

O Descanso Proteico

Um descanso na faixa de temperatura entre 113–138 °F (44–59 °C) é tradicionalmente chamado de descanso proteico. Hoje em dia, muitos cientistas cervejeiros não acreditam que ocorra muita degradação da proteína durante a maceração e isso é parte do motivo pelo qual ela é deixada para o produtor de malte. No entanto, vale a pena revisar as possíveis ações enzimáticas que podem ocorrer nessa faixa.

Existem dois tipos específicos de enzimas que foram consideradas ativas nessa faixa - enzimas proteinase e peptidase, conhecidas coletivamente como enzimas proteolíticas.

A proteinase é uma enzima que atua nas proteínas de cadeia mais longa, transformando-as em cadeias de comprimento médio. As enzimas peptidases cortam as cadeias moderadas a curtas e as quebram em sua forma de componente. Convenientemente, esses dois grupos de enzimas têm faixas de temperatura ótimas ligeiramente diferentes, então você pode hipoteticamente favorecer um ou outro.

Os cervejeiros não querem muitas proteínas de cadeia mais longa em seu mosto. Um alto nível de proteínas grandes pode levar a turbidez e instabilidade. No entanto, os cervejeiros querem cadeias de proteína de comprimento médio porque são benéficas para o corpo da cerveja e para a retenção de espuma. A faixa ideal para peptidase é entre 113–128 °F (45–53 °C), enquanto a faixa ideal para proteinase é 131–137 °F (55–58 °C). Acredita-se que uma retenção de 15 a 30 minutos na faixa de proteinase diminua a turbidez, mas não impacta negativamente a espuma ou o corpo.

Um ponto importante a ser observado é que os descansos em baixa temperatura são mais eficazes com mostos espessos. Portanto, você pode querer misturar ao utilizar esses descansos de baixa temperatura entre 0,8–1,0 qts./lb. (1,7–2,1 L/kg). Você pode diluir o mosto com água fervente ao aumentar a temperatura para o(s) descanso(s) de sacarificação.

Alguma atividade de beta-glucanase também ocorre na faixa de descanso de proteína e alguns cervejeiros realizam um “descanso de proteína” por esse motivo. A menos que você tenha um bom motivo - por exemplo, se você sabe que tem um malte rico em proteínas em mãos - evitar um descanso na faixa de 45 a 53 °C (113–128 °F) provavelmente é prudente, pois você potencialmente evitar quaisquer problemas com a retenção da cabeça. Ao preparar cerveja com malte submodificado, você deve descansar na faixa de 55 a 58 °C (131–137 °F) - no mínimo, isso quebrará algumas gomas.

Independentemente de quantidades significativas de degradação de proteínas estarem ocorrendo nessa faixa, um descanso aqui afeta a qualidade do seu mosto. Por exemplo, o tempo e a agitação que ocorre em um mosto passo a passo podem promover melhores eficiências de extração - especialmente para cervejeiros caseiros não acostumados a mexer seus mostos ou aqueles que normalmente obtêm taxas de extração marginais.

Conversão de Amido

O único descanso necessário em qualquer programa de maceração é um descanso na faixa de conversão de amido ou sacarificação. Ao misturar maltes totalmente modificados, um único descanso nesta faixa é uma opção muito popular.

A conversão do amido é realizada por duas enzimas separadas, que atacam as cadeias de amido de maneiras diferentes. As duas enzimas são referidas coletivamente como as enzimas diastásicas. O descanso típico da conversão do amido ocorre entre 142–162 °F (61–71 °C). (Às vezes, você verá um subconjunto menor desse intervalo declarado, por exemplo, 150–158 °F (66–70 °C). Lembre-se de que a ação da enzima não é tudo ou nada e permite o fato de que qualquer limite para qualquer faixa de temperatura na fabricação de cerveja é um tanto arbitrária.)

A beta-amilase ataca as extremidades das moléculas de amido e “corta” os dois resíduos finais de açúcar, produzindo maltose. Um aspecto digno de nota é que as moléculas de amido podem ser muito longas. Se você deseja a beta-amilase como seu principal conversor de amido, seu mosto precisará de um longo descanso em sua faixa ideal. Um descanso de 1 a 2 horas na faixa de 140 a 145 ° F (60 a 63 ° C) é, de fato, uma maneira de os cervejeiros produzirem um mosto altamente fermentável para cervejas mais secas.

A alfa-amilase é a segunda enzima usada para a conversão do amido. A faixa de temperatura ideal da alfa-amilase é de cerca de 155–162 °F (68–72 °C), embora ainda seja ativa em menor grau em temperaturas mais baixas. A alfa-amilase ataca moléculas de amido em pontos aleatórios ao longo de suas cadeias. É volumoso o suficiente para não ser capaz de atacar as moléculas de amido em torno dos pontos de ramificação. Um descanso no limite superior da faixa alfa resultará em um mosto menos fermentável, resultando em uma cerveja mais doce e encorpada. Em particular, um descanso curto (20 minutos) a 158–162 °F (70–72 °C), em um mosto relativamente espesso (cerca de 1,0 qt./lb. ou ~2 L/kg) produzirá um purê muito espesso, cerveja encorpada.

Isso é particularmente verdadeiro para cervejas produzidas com maltes de baixa enzima, como os maltes pale ale britânicos.

A alfa-amilase é geralmente usada em conjunto com a beta-amilase para produzir cervejas moderadas a encorpadas. A ideia básica é que a ação “aleatória” da alfa-amilase abre novos caminhos para a ação da beta-amilase. Trabalhando juntas na faixa de 150–152 °F (66–67 °C), essas enzimas produzirão um mosto moderadamente fermentável e esta é uma faixa popular para mostos de infusão única entre os cervejeiros caseiros. Aumentar essa temperatura para até 154 °F (68 °C) resultará em uma cerveja mais encorpada, mas não tão “grossa” a ponto de ser excessivamente doce ou enjoativa.

O tempo de descanso típico é de 60 minutos, mas com muitos maltes, a conversão ocorre muito mais rapidamente do que isso. Para uma cerveja moderada a encorpada, você pode começar a retirar o mosto assim que um teste de iodo mostrar um resultado negativo (sem mudança de cor, indicando que o teste não está detectando quantidades apreciáveis ​​de amido).

A alfa-amilase é menos ativa e menos estável em mostos com baixos níveis de íons de cálcio. Essa instabilidade é aumentada em mostos finos e mostos em que o pH está acima da faixa recomendada.

Para qualquer cerveja que deve ser encorpada, recomenda-se um mash out - um descanso de 5 minutos a 168-170 ° F (76-77 ° C). Além disso, certifique-se de que a temperatura do seu leito de grãos permaneça nessa temperatura durante a aspersão, aquecendo a água de aspersão até a temperatura apropriada - que depende da perda de calor do seu sistema durante a lavagem. Isso garantirá que a atividade da enzima amilase seja diminuída, devido à desnaturação das enzimas. Como tal, a fermentabilidade do seu mosto não aumentará consideravelmente durante a coleta do mosto devido à ação enzimática contínua.

Realizar um mash-out também diminui a viscosidade do mosto e facilita a clarificação.

Passo até a placa

As figuras a seguir mostram alguns programas de mosturação sugeridos para vários tipos de cerveja. A maioria dos textos homebrew também lista várias combinações de etapas. (Para os programas de purê de decocção mais comuns, consulte a coluna “Técnicas” na edição de dezembro de 2006 da BYO.)

Ao decidir sobre um programa de mostura, você precisa considerar seu tipo de malte, seu estilo de cerveja e suas características desejadas e, às vezes, até mesmo sua configuração de preparo. Lembre-se de que um programa de mostura mais complicado não resulta necessariamente em uma cerveja melhor. Por outro lado, se você estiver experimentando clarificação ruim, turvação, baixa eficiência de extração ou mostos que não são tão fermentáveis ​​quanto você gostaria, adicionar o descanso apropriado ao mosto pode resolver o problema. Ao usar malte pouco modificado ou caseiro, você precisará fazer uma mistura gradual - no mínimo, você deve manter a faixa de descanso de proteína antes de aumentar a temperatura para a faixa de conversão de amido. Quanto mais submodificado ou modificado de forma variável for o seu malte, mais uma mistura de etapas envolvida melhorará o rendimento e a qualidade do mosto.