2020 Bier PROFIELWERKSTUK HAVO 5 RAVI MOLENAAR & ALEXANDRE POST Voorwoord Welkom bij ons profielwerkstuk over bier, hier volgt een globale uitleg over wat we hebben gedaan. We hadden per toeval het vak scheikunde toegewezen kregen (wat we overigens zeker niet erg vinden) dus moest het onderwerp scheikunde-gerelateerd zijn. We houden allebei van auto’s dus was ons eerste onderwerp auto’s die rijden op waterstof. We kozen voor waterstof omdat dat met scheikunde te maken heeft, maar na een beetje onderzoek liepen we vast mede doordat het onderwerp waterstof geen goede basis bleek voor de uitgangspunten van het profielwerkstuk. We gingen online kijken welke pws onderwerpen er op het vak scheikunde aansluiten, en het onderwerp bier trok vrijwel meteen onze aandacht. We dachten ook meteen aan pH-waarde aangezien het scheikundig gerelateerd moet zijn. Vanaf daar ging het allemaal zeer vlot en maakten we het plan om een experiment uit te voeren met zelf bierbrouwen. Op het internet zagen we een zelfbrouw kit die goed aansloot op ons idee en deze hebben we toen meteen besteld. In verband met de hoofdvraag hadden we twee emmers bier nodig voor ons experiment dus namen we contact op met ‘Brew Monkey’, of ze een extra emmer wilden leveren naast hun standaard basispakket. Brew Monkey reageerde razendsnel en was supervriendelijk en leverde een extra emmer. Bij Alexandre’s huis hebben we toen het experiment uitgevoerd. Dit ging niet zo makkelijk als we hadden verwacht maar het is wel geslaagd. Wij vonden het bier brouwen en onderzoek doen heel leuk en interessant en hebben behoorlijk wat geleerd. Wij wensen jullie veel plezier bij het verdere inzien van ons profielwerkstuk. De meeste mensen houden wel van een biertje, dus wij wilden dit heilige product eens nader onderzoeken. Wij hebben naar verschillende aspecten van bier gekeken en onderzocht hoe deze met elkaar corresponderen. We hebben vooral gekeken naar het ingrediënt gist en wat dit met het bier doet. 1 Inhoud Voorwoord .............................................................................................................................................. 1 Hoofdvraag: ............................................................................................................................................ 3 Deelvragen: ......................................................................................................................................... 3 Benodigdheden: ...................................................................................................................................... 4 Brouwproces........................................................................................................................................... 5 Verslag 1 december onderzoeksopzet deel 1 ......................................................................................... 6 Verslag 1 december onderzoeksopzet deel 2 ......................................................................................... 7 Wat is gist? .............................................................................................................................................. 8 Is de kleur van bier afhankelijk van de hoeveelheid gist? ...................................................................... 9 Gistprocessen........................................................................................................................................ 11 Bovengisting:..................................................................................................................................... 11 Ondergisting:..................................................................................................................................... 11 Spontane gisting: .............................................................................................................................. 12 Heeft de hoeveelheid gist invloed op de smaak van het bier? ............................................................. 13 Is de hoeveelheid gist afhankelijk voor de pH-waarde? ....................................................................... 14 Hypothese ......................................................................................................................................... 14 Het resultaat ..................................................................................................................................... 14 Logboek ................................................................................................................................................. 15 Bronnenlijst: .......................................................................................................................................... 17 2 Hoofdvraag: Is de hoeveelheid gist afhankelijk voor de pH-waarde? Deelvragen: Wat is gist? Is de hoeveelheid gist afhankelijk voor de pH-waarde? Heeft de hoeveelheid gist invloed op de smaak van bier? Wat is het verschil tussen de verschillende soorten gistprocessen? Wat is de functie van gist in het maken-van-bier-proces? Is de kleur van bier afhankelijk van de hoeveelheid gist? 3 Benodigdheden: 1. Startpakket basis blond bier van: https://brewmonkey.nl/product/startpakket-basis-blond-bier/ Dit pakket bevat: Gistemmer met tapkraan en waterslot. Mengsel van 1230 gr pilsmout, 75 gr biscuitmout en 75 gr caramout. 22 gr Styrian goldings hop 5 gr Safbrew S-33 gist 2. Extra gistemmer met tapkraan en waterslot 3. 2x 2,5 liter water om te maischen(zie Brouwpoces) 2x 1,25 liter water om te spoelen Dus 7,5 liter water in totaal 4. 60 gr kristalsuiker 5. 4 pannen(à 5 liter) en een vergiet 6. Een thermometer en een SG-meter van www.brewmonkey.nl 7. 12 Grolsch beugelflessen 8. IJsklontjes om het wort te koelen 4 Brouwproces Het brouwen van bier kan je verdelen in 8 stappen: 1 Voorbereiden Het klaarzetten van je spullen en het afwegen van je ingrediënten. Deze stap is misschien wel de belangrijkste stap van allemaal, zeggen we uit ervaring. 2 Maischen Water met mout in een pan op verschillende temperaturen doorroeren, zodat de enzymen die vrijkomen het zetmeel van het mout kunnen afbreken tot enkelvoudige suikers. 3 Filtreren De mout van het water scheiden met een vergiet en waszak, zodat je zo schoon mogelijk water overhoudt. Dit water wordt ook wel wort genoemd. 4 Spoelen De overgebleven mout moet goed uitgespoeld worden met heet spoelwater, zodat je zoveel mogelijk vergistbare suikers uit je mout haalt. 5 Koken Het wort zachtjes, rollend koken zodat er niet te veel verdampt. Zodra het kookt voeg je er hop en suiker aan toe. Na het koken verwijder je eiwitvlokken (beuk/trob) door opnieuw te filtreren. 6 Koelen Het wort moet nu zo snel mogelijk gekoeld worden, dat doe je door middel van ijsklontjes te gebruiken. 7 Vergisten Doe het wort in een vergist-emmer, voeg er gist aan toe en sluit de emmer af. Laat dit twee weken staan. 8 Bottelen Na twee weken kan het wort gebotteld worden om nog een beetje verder te gisten. Warm water met opgelost suiker in het wort gieten voordat je het brouwsel gaat bottelen is ook nodig. 5 Verslag 1 december onderzoeksopzet deel 1 Voorbereiden: 1. 2 bakjes klaarzetten met 11 gram afgewogen hop. 2. 2 pannen van 5 liter met elk 2,5 liter kraanwater en 2 lege 5 liter pannen klaarzetten. 3. Vergiet, thermometer, hydrometer, roerspaan en maatbeker steriliseren en klaarleggen. 4. Twee bakjes met ieder 690 gr mout erin klaarzetten. 5. Twee bakjes met in de een 3 gr. gist en in de ander 1,5 gr. gist. Maischen: De pannen met water op het fornuis tot 62 graden celsius verhitten, vervolgens De mout toevoegen aan elke pan en het maisch-schema volgen. Filtreren en spoelen: Elke pan met het water en de mout na het maischen overgieten in een pan met een vergiet erboven. Na gebruik van het vergiet deze meteen steriliseren. 2x 1,25 liter kokend water uit de quooker kraan aftappen en op een lepel gieten die over de bostel in het vergiet hangt (zodat het water goed verspreid). Even laten uitlekken. Koken en koelen: Het wordt zachtjes rollend laten koken volgens het kookschema met de deksel er schuin op (zodat er niet te veel van de vloeistof verdampt). De gootsteen halfvol met water en ijsklontjes gieten en koelelementen erbij doen. De twee pannen met wort na het koken in de gootsteen met het water en de ijsklontjes zetten en wachten tot het afkoelt naar 20 graden celsius. Gisten: Het wort nog een keer filtreren met het vergiet en daarna in de emmers gieten. Het gist toevoegen aan de emmers en dichten met deksels. Water in het waterslot gieten en het waterslot op de deksel zetten. Een beetje wort uit de emmers aftappen via het kraantje en in het maatglas tappen. Vervolgens de hydrometer erin zetten en de sg-waarde aflezen. 6 Verslag 1 december onderzoeksopzet deel 2 Bottelen: Het wort uit de emmers na twee weken gisten nog een laatste keer filteren met een vergiet en daarna weer terug in de emmers doen zodat het afgetapt kan worden. 8 lege Grolsch-flesjes goed steriliseren met kokend water. Een beetje bier aftappen in het maatglas en het eind-sg meten met de hydrometer. Het bier in de flesjes tappen en de flesjes labelen. 7 Wat is gist? Gist is de verzamelnaam voor micro-organismen waarvan biergist (Saccharomyces cerevisiae) een bekende vertegenwoordiger is. Gist is een eencellig micro-organisme behorend tot de schimmels in de hoofdafdeling Mycophyta (uit het Grieks: mukos=zwam, phuton=plant). Gisten onderscheiden zich van bacteriën door het bezit van een celkern en doordat ze groter zijn. Gisten bestaan uit gistcellen. Gistcellen zijn meestal ovoïd (eivormig), maar kunnen ook rond of peervormig zijn. De gisten verschillen onderling in afmetingen, zijn groter dan bacteriën, maar niet met het blote oog zichtbaar. De lengte varieert van 10 tot 20 µm en de breedte van 2,5 tot 4,5 µm. De grootte is mede afhankelijk van het stadium waar de gist in verkeert en varieert van 50 tot 500 µm^3. Gisten van het geslacht Saccharomyces en sommige andere zijn in staat om glucose te ontleden en deze om te zetten in alcohol en koolzuurgas. Het metabolisme van Saccharomyces cerevisiae (bakkersgist, brouwersgist, wijngist of biergist) is aeroob of anaeroob. Onder anaerobe omstandigheden is de alcoholproductie maximaal, onder aerobe omstandigheden is de groei en vermenigvuldiging het hoogst. De reacties die bij alcoholproductie plaatsvinden leveren ten opzichte van oxidatie van glucose (met zuurstof) weinig energie op: 2 moleculen ATP per molecuul glucose onder anaerobe omstandigheden en tot 38 moleculen ATP onder aerobe omstandigheden. Onder anaerobe omstandigheden wordt er dus veel meer glucose verbruikt voor dezelfde hoeveelheid ATP als er bij aerobe omstandigheden geproduceerd wordt uit één glucosemolecuul. Gist wordt bij de drankenbereiding vooral gebruikt vanwege het andere eindproduct, alcohol. In bier vervult ook het koolzuur overigens een belangrijke rol. Niet alle suikers zijn door gist afbreekbaar; veel gisten kunnen bijvoorbeeld pentosen niet verwerken. Bij vergisting van wort vindt eerst een aeroob stadium plaats, waarin het product in open kuipen onder toetreding van zuurstof gist, en de gistcellen zich snel vermenigvuldigen. 8 Is de kleur van bier afhankelijk van de hoeveelheid gist? De kleur van mout en bier worden uitgedrukt in EBC-kleureenheden door vergelijking met standaard EBC-kleurschijven. De E.B.C.-kleurschaal: de schaal voor het bepalen van de kleur van bier, zoals deze is vastgesteld door de Europese Brouwerij Conventie (European Brewery Convention). Dit houdt in, dat 1 EBC overeenkomt met 1 ml jodium per 100 ml water. Naarmate een bier donkerder is, heeft het een hogere EBC-waarde. Dit is een lijst met EBC-waarden die bij hun kleuren horen. Kleur bleek/licht blond blond/geel goud amber koper donker koper/bruin zeer donker bruin (doorschijnend) Zwart (niet doorschijnend) EBC 6-9 9-12 12-20 20-30 30-45 45-75 75-120 >120 Eigenlijk speelt elke stap in het brouwproces een rol voor de kleur van het bier, sommige meer dan andere zoals bijvoorbeeld de soort en hoeveelheid mout. Maar andere dingen zoals de soort en hoeveelheid suiker, hop, vruchten en kruiden spelen een iets kleinere rol. Het EBC van een bierkleur bepalen is zonder apparatuur heel moeilijk en die apparatuur is dan ook heel duur. Maar het EBC van je zelfgebrouwde bier bepalen kan ook d.m.v. een vergelijking met een al bestaand biertje waarvan de EBC al bekend is. De EBC-waarden van al bestaand bier kan je makkelijk online vinden. Koken en oxidatie maken het bier wat donkerder van kleur en het gistings-proces juist weer wat lichter. Onze hypothese over de kleur van ons bier is, dat de emmer met een grotere hoeveelheid gist lichter van kleur is dan de emmer met minder gist ~ 14-12-2019~. Je kan zelf eenvoudig een schatting maken van de kleur van je bier. Omdat we weten, dat de kleur van 50 gram pilsmout, in 400 gram wort, een kleur geeft van 3 EBC, dus 1 gram in 1000 gram (1 liter) wort zal dus een kleur geven van: (3 * 400)/ (50 * 1000) = 0.0024 EBC EBC van ons bier: (690 * 3 * 400)/ (2.5 * 1000 * 50) = 6,624 Deze bereking is zonder de invloed van het gist. 9 Zoals je hier op de foto kan zien zijn de vier flesjes aan de rechterkant wat donkerder van kleur, deze flesjes bevatten ook meer gist dan de vier flesjes aan de linkerkant. De EBC die we hebben berekend klopt dus niet meer aangezien het gist ook een factor heeft gespeeld in de kleur. 10 Gistprocessen Bovengisting: Bovengisting wordt ook wel hoge gisting genoemd. Het gistingsproces van het bier vindt plaats bij een relatief hoge temperatuur van 15 tot 25 graden Celsius. Tijdens dit proces blijft de gist op het brouwsel drijven. Dit verklaart ook de naam bovengisting. Het proces bij bovengisting verloopt veel minder gecontroleerd dan bij ondergisting. De vergistingsduur verschilt sterk per bier, maar duurt doorgaans rond een week. In ieder geval een stuk korter dan ondergisting. Bovengisting is een moeilijk controleerbaar proces, omdat de kans op ongewenste bacteriën groot is vanwege de hoge temperatuur. Het eindresultaat kan daardoor sterk variëren. Bovengegist bier wordt door het moeilijker te controleren proces vaak in minder grote partijen op de markt gebracht. Bij de bovengisting van bier blijft de gist drijven en is er meer de mogelijkheid om te variëren met smaken en toevoegingen. Het bier wordt hierdoor complexer van smaak. Vooral door tijdens het mouten van de gerst te variëren met de temperaturen kunnen er bij bier diverse smaken ontstaan. Met verschillende soorten gist en hop is de smaak ook makkelijk te beïnvloeden. Ook toevoegingen zijn prima smaakveranderaars. Toevoegingen zijn bijvoorbeeld suikers, koriander, anijs, sinasappel schillen etc. Ondergisting: Ondergisting wordt ook wel lage gisting genoemd. Het gistingsproces van het bier vindt plaats bij een relatief lage temperatuur, meestal tussen de 4 en 15 graden Celcius. Tijdens dit proces zet de gist zich af op de bodem van de kuip, dit verklaart ook de naam lage gisting of ondergisting. Het proces bij ondergisting verloopt rustig zodat de gist de kans krijgt naar de bodem van de ketel te zakken. De volledige vergisting neemt enkele weken in beslag en duurt aanzienlijk langer dan bij bovengisting. Naast het gistingsproces waar hoge gisting en lage gisting mogelijk is zijn er ook gistsoorten die aangeduid worden met boven- of ondergist. Een gist die goed werkt bij warme temperaturen (meestal tussen de 16 en 24 graden Celsius) noemen we een bovengist. Een gist welke goed werkt bij lagere temperaturen (meestal tussen de 7 en 14 graden Celsius) noemen we een ondergist. 11 Spontane gisting: Naast ondergisting en bovengisting bestaat er ook spontane gisting. Het gistingsproces gebeurt, zoals de naam als zegt, op een spontane manier. Doordat men de wort een tijd aan de open lucht blootstelt, komen er natuurlijke gistsoorten in. Er zweven in de lucht 86 verschillende natuurlijke gistsoorten. Anders dan bij boven- en ondergisting is er nauwelijks controle over welke gisten in het bier aan het werk gaan. Ook zijn de gisten minder efficiënt waardoor veel suikers en andere smaakcomponenten in het bier achterblijven. En doordat dit bier in open vaten gist kan het koolzuur ontsnappen en is het bier "plat". Tegenwoordig wordt er bijna geen gebruik meer gemaakt van spontane gisting. Eén van de uitzonderingen hierop is de Belgische Lambiekfamilie. 12 Heeft de hoeveelheid gist invloed op de smaak van het bier? De smaak van bier is heel complex, afkomstig van een groot aantal componenten van de grondstoffen. Niet alleen mout, hop en water hebben invloed op de uiteindelijke smaak van het bier, maar vooral gist, die naast ethanol en koolzuur, talrijke bijproducten vormt tijdens de vergisting en lagering. De belangrijkste bijproducten zijn: Organische zuren Esters Diacetyl Hogere alcoholen Vetzuren Zwavelverbindingen Nucleotiden Welke bijproducten vooral gevormd worden is afhankelijk van de giststam. Slecht flocculerende gisten schijnen meer vluchtige zwavelverbindingen te maken, dan de flocculerende stammen. Ondergistende stammen vormen meer vetzuren en zwavelhoudende verbindingen, dan de bovengistende stammen. Wij verwachten dat bij de smaak van ons bier er wel een verschil zal zitten in de smaak tussen de twee versies (meer/minder gist). 13 Is de hoeveelheid gist afhankelijk voor de pH-waarde? Hypothese Wij verwachten dat het bier met meer gist een hogere pH-waarde zal hebbe. De reden daarvoor is, omdat door de gist meerdere organische zuren worden aangemaakt tijdens de vergisting. Het resultaat De pH-waarde van het bier voor het gistingproces was ongeveer 5,0. Na het gisten is het bier met meer gist op een pH-waarde van 4,68 gekomen. Het bier met minder gist is op een pH-waarde van 4,64 gekomen. Gist in gram 3 1,5 Alcoholpercentage Kleur in EBC 8,732 % 6,624 8,732 % 6,624 Ph-waarde 4,68 4,64 Uit onze resultaten kunnen we geen conclusie trekken of de hoeveelheid gist afhankelijk is voor de Ph-waarde omdat het maar twee verschillende hoeveelheden gist zijn van hetzelfde ras. Ook omdat er nauwelijks een verschil te zien is tussen de twee pH-waarden. De reden dat we vooral naar de Ph-waarde zijn gaan kijken is omdat de die een hele grote rol speelt bij de smaak van het bier, en dan met name bij de frisheid. Een biertje met een Phwaarde van boven de 4,6 wordt snel duf en smaakt minder fris. Tussen de 4,1 en 4,6 is optimaal, maar ook tussen die twee waardes zit al heel veel verschil in smaak. 14 Logboek Datum Plaats 02-10-2019 School 10-10-2019 11-10-2019 Huis van Alexandre Bibliotheek 01-11-2019 School 03-11-2019 Bibliotheek 21-11-2019 Bibliotheek 24-11-2019 Huis van Alexandre 26-11-2019 School 27-11-2019 Huis van Ravi 01-12-2019 Huis van Alexandre 07-12-2019 Beide huizen 08-12-2019 Huis van Alexandre Huis van Alexandre 14-12-2019 15-12-2019 17-12-2019 Beide huizen Beide huizen Wat hebben we gedaan? Waren er problemen of andere bijzonderheden? Vak en onderwerp gekozen Hoofdvraag en deelvragen bedacht Informatie opgezocht en artikelen gelezen Informatie opgezocht Teksten gelezen + Informatie gezocht Onderwerp gewijzigd Hoofdvraag en deelvragen bedacht + bedacht wat we willen doen als project Nieuw onderwerp voorgelegd aan Meneer van Marsbergen en Mevrouw Albers + vragen voor budjet voor inkoop spullen Brouwpakket besteld Stap 1 t/m 7 van het brouwproces gedaan Informatie gezocht en verslag geschreven Sg- waarde gemeten Eind sg-waarde gemeten + het bier gebotteld Verslag geschreven Verslag geschreven Duur (min) 180 min 120 min 120 min 50 min 90 min 60 min 150 min 20 min 15 min 360 min 120 min 15 min 180 min 120 min 120 min 15 18-12-2019 19-12-2019 Beide huizen Beide huizen Verslag geschreven 120 min Verslag geschreven 120 min 16 Bronnenlijst: 1. https://www.brouw-bier.nl/praktijk/kleur.aspx 2. https://brewmonkey.nl/ 3. https://www.brouw-bier.nl/theorie/grondstoffen/gist/ 4. https://nl.wikipedia.org/wiki/Bier 5. https://nl.wikipedia.org/wiki/Gist 6. https://www.biernet.nl/algemeen/biersoorten/gisting 7. https://www.brouw-bier.nl/theorie/grondstoffen/gist/bijprodukten.aspx 8. https://www.brouwerijhetij.nl/mout-basis-bier/ 9. https://www.brouw-bier.nl/theorie/grondstoffen/gist/gistcel.aspx 10. https://www.brouwstore.nl/blog/vervolg-ph/ 11. https://www.twortwat.nl/per.auteur?article_ id=1163670968 17
