Making a better beer with chemistry

Bia lager hay bia ale? Pale ale hay stout? Bia đặc biệt hay bia thông thường?  Tuần này, để chào mừng Ngày Quốc tế Bia vào thứ Sáu, ngày 7 tháng 8, tôi đã chọn viết về một chủ đề mà tôi rất yêu thích: cách tạo ra một loại bia tốt hơn! Giống như nhiều người khác, khi bắt đầu cuộc sống trưởng thành, tôi thưởng thức đồ uống này mà không suy nghĩ nhiều về sự đa dạng của các loại bia và sự khác biệt của chúng, ngoài những cảm giác rõ ràng về hình thức và hương vị. Tuy nhiên, là một nhà hóa học với nhiều người bạn là nhà hóa học, tôi đã được giới thiệu về cách tự nấu bia. Cuối cùng, tôi đã bị lôi cuốn!

Làm việc tại Metrohm từ năm 2013 đã giúp tôi có cơ hội tiếp cận với các thiết bị phân tích khác nhau để kiểm tra một số thuộc tính chất lượng (ví dụ: thành phần nước strike, độ pH của mash, độ đắng). Tuy nhiên, Metrohm có thể cung cấp nhiều hơn nữa cho những ai làm việc trong ngành công nghiệp sản xuất bia. Hãy tiếp tục đọc để khám phá cách chúng tôi đã cải thiện phân tích tại nhà máy bia lớn nhất Thụy Sĩ.

Bạn đang tìm kiếm các ứng dụng trong lĩnh vực đồ uống có cồn? Hãy xem qua tuyển tập Application Notes miễn phí của chúng tôi:

Download Metrohm Application Notes for alcoholic beverages here

Đi sâu hơn một chút, có nhiều phong cách bia khác nhau, từ pilsner nhẹ nhàng và pale ale đến porter và black imperial stout. Sự đa dạng về màu sắc và hương vị chủ yếu phụ thuộc vào loại hạt được sử dụng trong quá trình mash, đây là giai đoạn ban đầu ngâm hạt đã xay ở một nhiệt độ (hoặc khoảng nhiệt độ) cụ thể để biến đổi tinh bột và đường thành dạng mà men có thể tiêu hóa được. Chủng loại men cũng đóng góp vào hương vị cuối cùng, có thể là khô, ngọt trái cây hoặc thậm chí chua. Chăm sóc men đúng cách là một trong những yếu tố quan trọng nhất để tạo ra một loại bia ngon.

Thuật ngữ trong sản xuất bia

Ingredients for a proper beer

These days, beer can contain several different ingredients and still adhere to a style. Barley, oats, wheat, rye, fruit, honey, spices, hops, yeast, water, and more are all components of our contemporary beer culture. However, in Bavaria during the 1500’s, the rules were much more strict. A purity law known as the Reinheitsgebot (1516) stated that beer must only be produced with water, barley, and hops. Any other adjuncts were not allowed, which meant that other grains such as rye and wheat were forbidden to be used in the brewing process. We all know how seriously the Germans take their beer – you only need to visit the Oktoberfest once to understand!
 

Determination of the bitterness compounds in hops, known as «alpha acids», can be easily determined with Metrohm instrumentation. Check out our Application Note for more information.

Application Note: Determination of alpha acids in hops according to EBC 7.4 – Conductometric titration to test hops for alpha acid content

You may have noticed that yeast was not one of the few ingredients mentioned in the purity law, however it was still essential for the brewing process. The yeast was just harvested at the end of each batch and added into the next, and its propagation from the fermentation process always ensured there was enough at the end each time. Ensuring the health of the yeast is integral to fermentation and the quality of the final product. With proper nutrients, oxygen levels, stable temperatures, and a supply of simple digestible sugars, alcohol contents up to 25% (and even beyond) can be achieved with some yeast strains without distillation (through heating or freezing, as for eisbocks).

Don’t take it from me – listen to one of our customers, Jules Wyss, manager of the Quality Assurance laboratory at Feldschlösschen brewery, the largest brewery in Switzerland.

Feldschloesschen AG using Metrohm solution for QC of beer

Previous solutions failed

For a long time, Jules determined the quality parameters in his beer samples using separate analysis systems: a titrator, HPLC system, alcohol measuring device, and a density meter. These separate measurements involved a huge amount of work: not only the analyses themselves, but also the documentation and archiving of the results all had to be handled separately.

Furthermore, Jules often had to contend with unreliable results – depending on the measurement procedure, he had to analyze one sample up to three times in order to obtain an accurate result.

A tailor-made system for Feldschlösschen

Jules’ close collaboration with Metrohm has produced a system that takes care of the majority of the necessary measurements. According to Jules, the system can determine around 90% of the parameters he needs to measure.

Jules’ new analysis system combines various analysis techniques: ion chromatography and titration from Metrohm as well as alcohol, density, and color measurement from another manufacturer. They are all controlled by the tiamo titration software. This means that bitterness, citric acid, pH value, alcohol content, density, and color can all be determined by executing a single method in tiamo.

Measurement of the overall water quality as well as downstream analysis of the sanitization process on the bottling line is also possible with Metrohm’s line of Process Analysis instrumentation. Find out more information in our free Process Application Note below.

Alkalinity & hardness in process and make-up water for the production of beer

Integrated analytical systems with automated capabilities allow for a «plug and play» determination of a variety of quality parameters for QA/QC analysts in the brewing industry. Sample analysis is streamlined and simplified, and throughput is increased via the automation of time-consuming preparative and data collection steps, which also reduces the chance of human error.

Something to celebrate: The Metrohm 6-pack (2018)

In 2018, Metrohm celebrated its 75 year Jubilee. At this time, I decided to combine my experience as a laboratory analyst as well as a marketing manager to brew a series of six different styles of beer for the company, as a giveaway for customers of our Metrohm Process Analytics brand, for whom I worked at the time.

Each batch was brewed to contain precisely 7.5% ABV (alcohol by volume), to resonate with the 75 year anniversary. The array of ales was designed to appeal to a broad audience, featuring a stout, porter, brown ale, red ale, hefeweizen, and an India pale ale (IPA). Each style requires different actions especially during the mashing process, based on the type of grains used and the desired outcome (e.g., flavor balance, mouthfeel, alcohol content).

Conclusion

Metrohm ion chromatography, along with titration, near-infrared spectroscopy (NIRS), and other techniques, allows for reliable, comprehensive beer analysis for all.

In conclusion, I wish you a very happy International Beer Day this Friday. Hopefully this article has illuminated the various ways that beer and other alcoholic beverages can be analytically tested for quality control parameters and more – fast, easy, and reliably with Metrohm instrumentation.

Your knowledge take-aways

In the kingdom of beer – The largest brewery in Switzerland gets a made-to-measure system