DE TIJDLIJN VAN DE VERGISTING

Inleiding
Vlak voordat ik onlangs samen met Gerrie Hage naar Neurenberg afreisde om daar de Brau-Beviale 2023 weer eens te bezoeken, had ik thuis nog een blond biertje gebrouwen. Omdat ik voor de eerste keer met een Grainfather G-30 met bijbehorende tegenstroomkoeler aan de slag was gegaan, verliep het brouwproces niet helemaal vlekkeloos. Met name de capaciteit van de tegenstroomkoeler viel behoorlijk tegen, t.o.z. van mijn eigen platenkoeler. Achteraf bleek de temperatuur van het wort in mijn gistvat geen 20 graden Celsius te zijn, maar ruimschoots daarboven! Na enkele uren koelen in mijn gistkast was 's avonds laat de temperatuur van het wort toch nog gedaald naar ruim 25 graden Celsius en ik besloot daarom om toch maar de gist toe te voegen. Toen we tijdens de Brau-Beviale een bezoek brachten aan een stand van Weihenstepaner gistbank, een bedrijf dat gespecialiseerd is in biergisten, sloeg mij de schrik om het hart. Eén van de aanwezige specialisten begon ons tijdens een gesprek uit te leggen wat er allemaal precies gebeurt tijdens de verschillende fasen van het vergistingsproces. Hij vertelde ons dat in de allereerste fase van het gistingsproces (de zogenaamde lagfase) alle stoffen worden gevormd die later verantwoordelijk zijn voor de vorming van hogere alcohol en esters. “Daar gaat mijn blondje!” dacht ik
bij mezelf. Bij thuiskomst toch maar even op internet gezocht naar informatie over dit onderwerp en die vond ik in het onderstaand artikel uit "Brew Your Own". Het artikel stelde me toch wel enigszins gerust, hoewel ik me realiseer dat een specialist van een bedrijf als de Weihenstephan gistbank waar ze meer dan 129 verschillende gisten verkopen ook een autoriteit is op het gebied van biergist! Kijk maar eens even op hun website: www.hefebank-weihenstephan.de

“Wie heeft er nu eigenlijk gelijk”, vraag ik me af?
Aan het onlangs gebottelde bier heb ik bij het bottelen niets verkeerds geproefd of geroken. Totaal geen last van hogere alcoholen of esters. Ook het schuim was al heel veelbelovend. Wie het weet mag het zeggen! Misschien een leuk onderwerp om het vragenhalfuurtje van de clubavond van 12 januari 2024 mee te starten? Hieronder het door mij vertaalde bewuste artikel uit “Brew Your Own”, wat mij in ieder geval al behoorlijk gerust heeft gesteld.

Artikel uit BYO: De tijdlijn van de vergisting
Wat doet gist tijdens de vergisting? Het consumeert wort-suikers en zet die suikers om in nieuwe gistcellen, ethanol, CO2 en smaakstoffen. Brouwers houden zich voornamelijk bezig met smaakstoffen. Om de juiste smaakstoffen te maximaliseren, is het handig om te weten hoe gist het wort fermenteert tot bier. De vergisting van het wort verloopt in drie fasen:

• De lag-fase, gedurende 3 tot 15 uur,
• De exponentiële groeifase, gedurende 1 tot 4 dagen
• De stationaire fase van gistgroei, gedurende 3 tot 10 dagen.

Hieronder een kort overzicht op elk van deze drie fasen in termen van gistgedrag.

De lag-fase van de gist
Deze duurt ongeveer 3 tot 15 uur, nadat men de gist aan het wort heeft toegevoegd. Wanneer gist in het wort terechtkomt, begint deze aan een proces van acclimatisatie aan de nieuwe omgeving dat bekend staat als de lagfase. Gist begint mineralen en aminozuren uit wort op te nemen. Aminozuren worden gebruikt om eiwitten op te bouwen. De aminozuren die de gist niet of niet snel genoeg uit het wort kan halen, moeten door de gist zelf worden aangemaakt. Net zoals mensen 100 procent van de essentiële vitaminen en mineralen nodig hebben om de dag door te komen, hebben gistcellen die ook allemaal nodig om goed gevoed door het vergistingsproces te komen. Wort dat bereid is uit mout, is een uitstekende bron van stikstof, vitamines en mineralen. De meeste vitamines die gist nodig heeft voor een goede vergisting zijn afkomstig uit het wort. Enkele voorbeelden van noodzakelijke vitamines zijn Riboflavine, Insositol en Biotine. Belangrijke mineralen zijn Fosfor, Zwavel, Koper, IJzer, Zink, Kalium en Natrium. Terwijl de vitamines en mineralen uit het wort worden opgenomen, begint de gist enzymen te produceren die nodig zijn voor de groei van de gist. Het wort kan tijdens het brouwproces worden aangevuld met extra vitamines en mineralen door gebruik te maken van in de handel verkrijgbare gist voedingsstoffen, die de
gezondheid en prestaties van de gist sterk zullen verbeteren. Wyeast gistvoedingscomplex is bijvoorbeeld zo’n middel wat ikzelf al jarenlang gebruik. De zuurstof wordt snel uit het wort opgenomen tijdens de lagfase. De gist heeft deze zuurstof nodig om te groeien en om belangrijke celwand bestanddelen te produceren. Het is belangrijk om aan het begin van de gisting voldoende zuurstof in het wort te brengen. Door het (koude) wort flink in het gistvat te laten “kletteren” en het gistvat even flink te schudden, wordt in ieder geval ongeveer de helft van het aanbevolen niveau van 10 ppm zuurstof aan het wort toegevoegd. Dit levert bevredigende vergistingsresultaten op, maar om er zeker van te zijn dat er een goede vergisting plaatsvindt, kan er ook extra zuurstof aan het wort in het gistvat worden toegevoegd met een van de verschillende in de handel verkrijgbare systemen. Bijvoorbeeld met een aquarium-luchtpompje en een bruissteentje.
De lagfase kan bij een hogere temperatuur worden uitgevoerd dan de rest van de vergisting. Dit omdat er dan nog maar zeer weinig smaakstoffen worden geproduceerd. De productie van ethanol is dan ook nog zeer beperkt, daarom is ook estervorming geen probleem. Sommige brouwers beginnen de lagfase voor hun bieren bij 22 graden tot 24 graden Celsius en voltooien de (hoofd)gisting bij 20 graden Celsius. Dit kan met succes worden gedaan voor lagerbieren, waarbij de lagfase wordt gestart bij 22 tot 24 graden Celsius en de vergistingstemperatuur daarna wordt verlaagd tot 10 à 13 graden Celsius. Brouwers zullen geen zichtbare activiteit zien tijdens de lagfase, vandaar deze naam. Maar deze lagfase is erg belangrijk bij het bouwen van nieuwe, gezonde gistcellen die in staat zijn om de vergisting helemaal te voltooien. Als er te veel gist wordt toegevoegd, zal dit de lagfase negatief beïnvloeden en zal elke individuele gistcel aan het einde van de vergisting minder gezond zijn dan wanneer men niet te veel gist had toegevoegd. Hoewel het voor de brouwer heel geruststellend kan zijn om binnen één uur na het toevoegen van de gist al gistingactiviteit te zien, is het zeker niet het allerbeste voor de gist. Het is bovendien erg moeilijk voor thuisbrouwers om te veel gist toe te voegen - zelfs drie pints (bijna 1,5 liter) actieve slurry is niet te veel van het goede.

De exponentiële groeifase van de gist
Deze periode (ook wel hoofdgisting genoemd) duurt meestal één tot vier dagen. Als de gist uit de lag-fase komt, begint hij de suikers in het wort te consumeren. Er wordt koolzuur geproduceerd, dat via het waterslot wordt afgevoerd en een oppervlaktelaag schuim op het bier vormt. De exponentiële of logaritmische fase van gistgroei begint nu. Tijdens deze fase neemt het aantal gistcellen snel toe en worden ethanol en smaakstoffen geproduceerd. Het waterslot borrelt als een gek tijdens deze fase. Het aroma dat ontsnapt uit het waterslot van de meeste neutrale vergistingsprocessen heeft een olijfachtige geur. De exponentiële fase treedt op omdat gist snel suiker consumeert. De suikers in het wort worden door de gist in een bepaald patroon geconsumeerd. Eerst wordt Glucose gebruikt, daarna Fructose en vervolgens Sucrose. Dit zijn enkelvoudige suikers en kunnen snel in het stofwisselingsproces worden opgenomen. De Glucoseconcentratie in het wort is ongeveer 14 procent van de suikers in het wort. Maltose is de belangrijkste suiker van mout en is een zeer belangrijke smaakcomponent. Het maakt 59 procent uit van alle suikers in het wort en het gebruik ervan door gist geeft bier zijn karakteristieke smaken. Er zijn één tot vijf genen in het DNA van de gist die "actief worden" als reactie op de aanwezigheid van maltose, waardoor vergisting door biergist mogelijk wordt. Nadat maltose de cel is binnengedrongen via een speciaal opnamemechanisme, wordt het door maltase-enzymen gehydrolyseerd tot glucose-eenheden. Glucose kan dan in de normale stofwisselingscyclus terechtkomen. Maltotriose wordt als laatste vergist. Dit is voor de gist een lastige suiker om te verteren, en sommige gistsoorten vergisten maltotriose dan ook beter dan andere gistsoorten. Sommige stammen van biergist vergisten maltotriose helemaal niet. Hoe vlokkiger een giststam is, hoe minder maltotriose hij geneigd is te vergisten. Het vermogen om maltotriose te vergisten geeft elke stam zijn karakteristieke vergistingsbereik. Op het hoogtepunt van de activiteit zou het bier op het zogenaamde "hoge kraeusen" zijn. De schuimkraag bovenop de gisting kleurt geel tot bruin. De kleuren zijn voornamelijk afkomstig van neergeslagen mout- en hop componenten. Bruine vlekken boven op het gistende bier ontstaan door geoxideerde hopharsen.

De stationaire fase van de gistgroei
Deze fase (die we ook nagisting noemen) duurt ongeveer 3 tot 10 dagen. Op dit punt vertraagt de gistgroei en komt de gist in een stationaire groeifase. De meeste smaak- en aromaverbindingen zijn dan al geproduceerd, waaronder foezelalcoholen, esters en zwavelverbindingen. Het bier wordt in dit stadium “groen bier” genoemd omdat het wat smaak betreft nog niet helemaal in balans is. Het bier rijpt ook in deze stationaire groeifase, ook wel de conditioneringsfase genoemd. Gist absorbeert ook de diacetyl die tijdens de vergisting is geproduceerd en waterstofsulfide (zwavelwaterstof) ontsnapt als gas uit de bovenkant van het gistvat. Het krausen valt stil en de gist begint te bezinken en/of te vlokken. Het is belangrijk om de mate van vergisting op dit moment te controleren (door het SG te meten) om zeker te weten dat het gistingsproces is voltooid. Sommige giststammen beginnen te vlokken voordat het eind-SG is bereikt en moeten weer “in oplossing” worden gebracht. Een thuisbrouwer kan dat eenvoudig doen door het gistvat een keertje flink te schudden. Professionele brouwerijen koelen de inhoud van de gisttank geleidelijk af tot 2 tot 4,5 graden Celsius, waardoor het grootste deel van de gist begint uit te vlokken. De meeste thuisbrouwers beschikken niet over dit soort faciliteiten om zo te werken, dus moeten ze wachten
tot de vergisting helemaal "klaar" is. Als het zelf gebrouwen bier is gebotteld, kan de flocculatie (uitzakken eiwitten en gist) in de flessen verder worden voltooid.

Bron BYO-januari 1999.
Geschreven door Dr. Chris White, vertaald en bewerkt voor De Roerstok door Huub Soemers.

HET BELANG VAN BROUWWATER

Een typisch hoge gisting bier bestaat voor ongeveer 90% uit water, 5-7% alcohol en 3-6% restextract. We kunnen dus veronderstellen dat de smaak van het bier ook mee wordt bepaald door de smaak van het gebruikte brouwwater. Deze “water smaak” komt hoofdzakelijk van de opgeloste minerale zouten. Deze minerale zouten zijn onder de vorm van positieve en negatieve ionen aanwezig in het water en de smaakverschillen kan men best testen door de verschillende minerale waters te vergelijken. Denk maar aan de smaakverschillen tussen de verschillende minerale waters zoals Spa, Evian, Peterstaler en Vichy.

Vichy water geeft duidelijk een verfrissende zout-metaal smaaktoets te danken aan de hoge absolute concentratie natrium en chloride ionen en de lage sulfaat/chloride ionen verhouding.
Peterstaler smaakt eerder zacht-zoet-rond te danken aan het sulfaation (zie verder Burtoniseren). Spa bevat de laagste concentratie aan minerale zouten en behoort tot de familie van “zacht” water. Voor het brouwwater hebben de minerale zouten niet alleen een invloed op de smaak van het bier maar ook op:

• De enzymenactiviteit en de pH tijdens het maischen, dus ook de opbrengst.
• Fosfaatconcentratie in wort (fosfaat aanwezig in mout).
• Extractie van hop bitterstoffen.
• Neerslag looistoffen & eiwitten (calcium ion bevordert uitvlokken).
• Meer wrange looistoffen indien water met pH>6).
• Het gistingsproces.
• Smaakstabiliteit van het bier.

Hardheid van het water
De hardheid van het water komt hoofdzakelijk van de calcium en magnesium minerale zouten. Voornamelijk calciumbicarbonaat en calciumsulfaat. We onderscheiden verschillende vormen van “hardheid” :

1. Tijdelijke hardheid of kalkhardheid, te wijten hoofdzakelijk aan de aanwezigheid van calciumbicarbonaat. “Tijdelijk” omdat door koken het bicarbonaat wordt omgezet in carbonaat, dat neerslaat als “kalk” (=calciumcarbonaat); na koken is het water dus “zacht” geworden.
2. Blijvende hardheid, komende hoofdzakelijk van calciumchloride en calciumsulfaat met kleine hoeveelheden van magnesium en natrium zouten. Deze vorm van “hardheid” verdwijnt niet door koken.
3. Totale hardheid, de som van 1 en 2.

Enkele voorbeelden:

Het is duidelijk dat voor een Pilsner biertype men het best uitgaat van zacht water met heel weinig opgeloste minerale zouten. Voor een Burton-Ale is vooral de relatief hoge concentratie van calcium en sulfaationen belangrijk voor de typische smaak. Voor een Belgische Trappist (Westmalle, Westvleteren) is middelhard tot hard water als basis geen slecht idee. Interessant is de relatief hoge concentratie van natrium en chloride ionen bij Westvleteren. Vooral de invloed van calcium, chloride en sulfaationen op smaakperceptie zijn belangrijk. De typische Burton-Pale-Ale smaak komt van de relatief hoge concentratie aan calcium en vooral sulfaationen. Vandaar de mogelijkheid om een bier te “Burtoniseren” door toevoegen van calciumsulfaat. Het smaak effect door toevoegen calciumsulfaat zal ook afhangen van de chloride ionen concentratie. Briggs vermeld een verhouding van 2-3 sulfaationen voor 1 chloride ion voor een typische Burton Pale Ale. Een makkelijke smaaktest is het toevoegen van ongeveer 2-4 gram calciumsulfaat aan 10 liter water of bier en het effect van “Burtoniseren” is duidelijk. Een omgekeerd smaak effect krijgt men door het toevoegen van calciumchloride. Briggs vermeld een maximum voor chloride ion van 150 mg/liter. Waarbij de verhouding sulfaat/chloride het totale mondgevoel & bitterheid zal beïnvloeden. In de Engelse literatuur spreek men van “palate -fullness flavour”.

Brouwwater: belangrijk, maar niet overdrijven
De minerale zouten aanwezig in ons bier komen niet uitsluitend van het gebruikte brouwwater maar ook voor een belangrijk deel uit de gebruikte mout. Dat is duidelijk uit de analyse van de ionen samenstelling van het wort en bier, vertrekkende vanuit de bekende samenstelling van het brouwwater.

De verhouding water/mout is ongeveer 5/1, zodat we uit de bekomen resultaten kunnen besluiten dat veel minerale zouten aanwezig in ons bier uit het mout komen en niet uit het brouwwater. Verder is duidelijk dat :

• Mout brengt natrium en chloride ionen in het brouwwater.
• Het calciumgehalte verandert niet van water naar bier.
• De overmaat van calciumionen slaan neer als calciumfosfaat tijdens het koken.
• Veel fosfaten van het mout geraken ook in het bier.
• Magnesium blijft in het bier als oplosbaar magnesiumfosfaat.
• Bicarbonaat van het water verdwijnt volledig tijdens wort koken.

Brouwwater en pH effect
De pH van neutraal water is pH = 7. Tijdens de mout storting zal de pH dalen naar een niveau tussen 6,2 – 5,8 afhankelijk van de hardheid en de minerale ionen samenstelling van het brouwwater. De verschillende ionen van het brouwwater hebben een verschillend effect (stijging of daling) op de pH. Deze ionen van het brouwwater zullen reageren met vooral de fosfaten aanwezig in het mout. Er ontstaan nieuwe evenwichten tussen positieve en negatieve ionen aanwezig in het wort en de pH zal meestal dalen.

1. Ionen die pH verhogen : vooral het bicarbonaat ion, HCO₃^- is de hoofdoorzaak voor het verhogen van de pH. Vandaar dat “hard” kalkhoudend water meer zuur correctie nodig heeft.
2. Ionen die pH verlagen : vooral calcium uit calciumsulfaat. Calciumion reageert met fosfaten uit de mout waarbij calciumfosfaat neerslaat en de pH daalt. Vandaar dat ontkalkt water met calciumsulfaat tijdens de mout storting lage pH-waarden geeft van 5,8 en weinig zuurcorrectie nodig heeft.

Uiteindelijk ontstaat er een “buffer”systeem van meerdere ionen, met vooral sulfaat- en fosfaat-ionen die in een zeker evenwicht de pH nagenoeg constant houden tijdens het maischen. Van belang is dat dat evenwicht rond 5,4 - 5,6 ligt vanwege de optimale enzymwerking en het effect daarvan op de vergistinggraad:

Bron: Avondopleiding Brouwen Gent 2016 (Met dank aan Marc Vriens).

BRAU BEVIALE 2023

Bezoek 28 november 2023

Fermzilla/Ferminator

Tank Volli 30 liter
Bij de stand van Brau-Partner vonden we ook een heel interessant RVS vat waarin je het bier kunt laten vergisten en van waaruit je hetzelfde bier ook kunt tappen. Ook bij Brau-Partner vindt men blijkbaar dat je uit oogpunt van oxidatie voorkomen zo min mogelijk met je bier moet ‘rommelen’. Het vat ziet er schitterend uit, en is op en top afgewerkt met Tri-clamp koppelingen en sanitair uitgevoerde vlinderklep, stijgbuis en benodigde CO2-manometer. Hier hangt natuurlijk wel een behoorlijk prijskaartje aan van 399 euro, maar dan heb je ook een schitterend gist/tapvat (zie foto). Voor meer informatie kun je even kijken op hun website www.braupartner.de.

Huub Soemers