Refractometing en verschillende brekingindexen suikers

[Jacques]

Uitdrogen bieren door hopcreep
Al een hele tijd ben ik bezig met te het onderzoeken van hopcreep. Het verschijnsel van het verder uitgisten van je bier na het toevoegen van koudhop, ook wel dryhop genoemd. Ondertussen ben ik er achter dat koudhoppen kan zorgen voor het super droog worden van je bier. Vooral bij laag alcoholische bieren gebeurt dit.

Remming door alcohol
Bij zware bieren wordt dit proces geremd door de gevormde alcohol en het feit dat gist gevoelig s voor alcohol. Bij de laatste tests die ik gedaan heb was dit in ieder geval duidelijk. Een ding dat me opviel was dat de bieren meer body een zoetere smaak hadden naarmate het alcoholgehalte hoger was. De meest logische verklaring hiervoor is dat de hopcreep als zodanig  (is het afbreken van onvergistbare suikers door enzymen uit de hop) niet afneemt door het alcoholgehalte, maar dat de gevormde suikers niet vergist, dan wel niet zo snel vergist worden.

Voor de door mij gedane tests zie
https://www.hobbybrouwen.nl/forum/index.php/topic,47187.0.html
https://www.hobbybrouwen.nl/forum/index.php/topic,47201.0.html

Refractometingen
In ieder geval laten de metingen die ik bij mijn tests verricht heb met mijn refractometer dit zien. Bij mijn tests ben ik uitgegaan van Heineken pils (5,4 Brix).  Aan de monsters heb ik 96% alcohol toegevoegd waardoor het alcoholgehalte 6, 7,5 en 9% werd,  Door de hopcreep is bij de monsters zonder toegevoegde alcohol een verlaging van de Brix-waarde (van 5,4 naar 5,2). Bij 6% is er geen noemenswaardige verandering van de Brix-waarde en bij 7,5 en 9% een aanmerkelijke toename tot wel 7,3 Brix toe! Deze metingen worden ondersteund door organoleptische waarnemingen. Waarbij opgemerkt wordt dat kleinere suikers een veel zoetere indruk geven dan grote suikers. Over het algemeen dragen restsuikers weinig bij aan een zoete beleving van een bier.

Hieronder geef ik tabellen van de test waarbij alcohol was toegevoegd aan de koudhop. Het genoemde percentage alcohol heeft betrekking op de behandeling van de hop en niet op het uiteindelijke alcoholpercentage van de bieren.



Er is op dit moment een test aan het lopen waarbij gekeken wordt naar het effect van het alcoholgehalte als zodanig. Zie https://www.hobbybrouwen.nl/forum/index.php/topic,47201.0.html
Ook bij deze test is te zien dat de daling van het SG geremd wordt door het alcoholgehalte van het bier.

Wat meet je met een refractometer?
Met een refractometer meet je geen SG-waarden. Het principe van een refractometer is gebaseerd op het verschil in de brekingsindex tussen water en suikers. Complicerende factor is dat door de vergisting alcohol gevormd wordt en dat ook deze stof een eigen brekingsindex heeft. Met behulp van speciale rekentools kan het eind SG berekend worden zodra de vergisting gestart is.
Maar er is meer...
De door mij uitgevoerde tests maakten mij aan het denken. In Heineken zitten restsuikers (en ook suikers die vergistbaar zijn). Die restsuikers moeten een andere brekingsindex hebben dan kleine suikers zoals glucose en fructose. Iets waar we nooit bij stilstaan bij een meting met onze refractometer...
Ik ging op zoek naar literatuur over de verschillende brekingsindexen van suikers. Uiteindelijk vond ik deze bron https://aussiehomebrewer.com/threads/towards-an-understanding-of-refractometers-in-wort-and-beer.92065/
Er zijn verschillen, maar helemaal helder waarom de Brix-waarde toeneemt door hopcreep is het voor mij nog niet.
Wie weet het?

[seed7]

Wie weet het?

Omdat er ook onvergistbare suikers gevormd worden door het knippen van de enzymen.  Die hebben langere of dichter vertakte ketens en hebben zoals alles wat je oplost invloed op de brekingsindex. De hopenzymen kunnen niet alles tot de simpelste ketens afbreken. Blijkbaar maakt de hopcreep er heel veel van.

Alle in het (hobby)brouwen gebruikelijke meetmethoden zijn simplificaties van wat er werkelijk aan de hand is, gemiddelde waarden uit het "pilsbrouwen".

ingo

[hansHalberstadt]

Bij mijn tests ben ik uitgegaan van Heineken pils (5,4 Brix).  Aan de monsters heb ik 96% alcohol toegevoegd waardoor het alcoholgehalte 6, 7,5 en 9% werd,  Door de hopcreep is bij de monsters zonder toegevoegde alcohol een verlaging van de Brix-waarde (van 5,4 naar 5,2). Bij 6% is er geen noemenswaardige verandering van de Brix-waarde en bij 7,5 en 9% een aanmerkelijke toename tot wel 7,3 Brix toe!

 maar helemaal helder waarom de Brix-waarde toeneemt door hopcreep is het voor mij nog niet.
Wie weet het?

Je zegt dat het alcoholpercentage door toevoegen van de alcohol toeneemt van pils (4.7%) naar  6, 7,5 en 9%
Brixtoename tgv alcohol bijmengen kun je uitrekenen met mijn rekentooltje:
ik kom dan op:
alc          Brix toenane
4.7 vol%      0
6            0.41
7.5          0.93
9            1.8

Brix afname van 5.4 naar 5.2 is dan tgv de normale omzetting van suiker in alcohol. Ik denk niet dat de iets andere refractometer constante voor complexe suikers veel invloed heeft. Dat gaat naar om minder dan 0.2 Brix afname met daarvan nog maar een klein percentage verschil door complexe suikers.

[hansHalberstadt]

omdat er ook onvergistbare suikers gevormd worden door het knippen van de enzymen

Dat kan ik niet goed volgen. Komen die suikers dan van afbraak van zetmeel uit de hop?
Of bedoel je dat bv suikers van 10 ketenlengte geknipt wordt tot bv 4 +7, beide onvergistbaar, maar wel beide samen meer suikermoleculen.

[goom]

Refractometrie : zie ook Skoog & West
Als lichtstralen van een stof naar een andere stof, bijvoorbeeld van lucht naar water, gaan treedt er bijna altijd breking op aan het grensvlak van de twee stoffen: de stralen gaan daar in een andere richting verder.

De breking van het licht is afhankelijk van concentraties van bepaalde stoffen in de verschillende media.
Het mooiste is dat je over een bepaalde stof hebt. Echter bij bier zijn er verschillende stoffen, daarom kan het verschil van de brekingsindex niet naar 1 stof herleid worden.

[Jacques]

Je zegt dat het alcoholpercentage door toevoegen van de alcohol toeneemt van pils (4.7%) naar  6, 7,5 en 9%
Brixtoename tgv alcohol bijmengen kun je uitrekenen met mijn rekentooltje:
ik kom dan op:
alc          Brix toenane
4.7 vol%      0
6            0.41
7.5          0.93
9            1.8

Brix afname van 5.4 naar 5.2 is dan tgv de normale omzetting van suiker in alcohol. Ik denk niet dat de iets andere refractometer constante voor complexe suikers veel invloed heeft. Dat gaat naar om minder dan 0.2 Brix afname met daarvan nog maar een klein percentage verschil door complexe suikers.

Bedankt voor het doorrekenen van de invloed van de toegevoegde alcohol op de Brix-waarde. Dat verklaart veel.

De afname van complexe suikers ten gunste van kleine suikers zal zeker invloed hebben. Uit de link die ik gegeven heb blijkt dat daar qua brekingsindex een groot verschil zit, maar de invloed van de toegevoegde alcohol zal zeker groter zijn.

[seed7]

Of bedoel je dat bv suikers van 10 ketenlengte geknipt wordt tot bv 4 +7, beide onvergistbaar, maar wel beide samen meer suikermoleculen.

Dat lijkt me evident.

De breking van het licht is afhankelijk van concentraties van bepaalde stoffen in de verschillende media.
Het mooiste is dat je over een bepaalde stof hebt. Echter bij bier zijn er verschillende stoffen, daarom kan het verschil van de brekingsindex niet naar 1 stof herleid worden.

Exact. Het meten van de brekingsindex kan zeer nauwkeurig, met een zeer kleine meetonzekerheid. Maar als je niet weet wat je meet ....

Hoe leuk de proefjes van @Jacques ook zijn en ik vind ze echt leuk, het blijft echter heel erg moeilijk om de stap van kwalitatief naar kwantitatief onderzoek te maken omdat we domweg niet de middelen hebben om net die een twee lagen dieper te graven. Bijvoorbeeld een IR spectrometer om uitspraken te doen over de verhouding in suiker ketenlengtes voor en na de hopcreep. Of een directe alcoholmeting.

ingo

[hansHalberstadt]

Uit de link van Jacques haal ik de volgende gegevens:
In my opinion the easiest way to define the differences in the data is to take the average slope of the graph of the difference between the refractive index of the substance in question from zero to 10% wt / wt and the absolute refractive index of water at 20 degrees and 597 nm (1.3334)**, so the slope values in wt % for the various sugars become:

Sugar Slope % Sucrose response

Glucose .00143 99.3%

Sucrose .00144 100%

Maltose .00148 102.8%

Maltotriose .00135 93.9%

Maltotetrose .00127 88.3%

Malt dextrins .00111 77.1%

Since refractometers are routinely calibrated for sucrose (Brix), I have also shown the percentage response that would be expected for the different sugars. The value for Malt dextrins is a weighted average of the values for DP = 5 to 10.

Vooral Maltotriose .00135 93.9%

Maltotetrose .00127 88.3%

Malt dextrins .00111 77.1%
zitten wat lager qua schaalfactor dan suctose. In de praktijk betekent het dan dat je bv voor Malt dextrins feitelijk 1/0,771 = 30% meer hebt dan er echt is als je met een refractometer meet. Maar omdat we meestal alles omzetten naar SG zou je dan ook voor die suikers de schaalfactor voor SG moeten weten. En je moet weten hoeveel % van die suikers in je wort zit.
Kan allemaal wel maar kost extra werk en de vraag is wat je er dan uiteindelijk mee opschiet.

[hansHalberstadt]

Je zou eens bv eens een beetje mout 10 minuten op 72°C maischen en dan filteren en SG en Brix meten en dan de Brix correctiefactor bepalen. Bij 72°C werkt de alfa-amylase optimaal en breekt zetmeel af tot langere ketens. Als je dan kort maischt heb je relatief lange onvergistbare ketens. Als refractoschaal dan maar 80% is tov sucrose en de SG schaal 1 tov sucrose [1] dan zou je een Brix-correctiefactor hebben van 0,8 ipv normal ca 1,03. Dat is dus snel te achterhalen.


[1] density 1.581
https://www.guidechem.com/dictionary/en/9050-36-6.html

[Jacques]

Hoe leuk de proefjes van Jacques ook zijn en ik vind ze echt leuk, het blijft echter heel erg moeilijk om de stap van kwalitatief naar kwantitatief onderzoek te maken omdat we domweg niet de middelen hebben om net die een twee lagen dieper te graven. Bijvoorbeeld een IR spectrometer om uitspraken te doen over de verhouding in suiker ketenlengtes voor en na de hopcreep. Of een directe alcoholmeting.

Klopt, we zouden net een stap verder moeten kunnen onderzoeken. Pas dan kun je zien wat er precies gebeurt.

Toch hebben mijn tests zin. Ze hebben me in dit geval veel inzicht gegeven over smaakinvloeden van alcohol en ook dat alcohol en belangrijke remmer is van de vergisting. Vooral de toename aan body door alcohol was een eye-opener. In het verleden ging ik er steeds vanuit dat de toename aan body kwam door een hoger gehalte aan restsuikers. Dankzij de test met toegevoegde alcohol heb ik nu geconstateerd dat alcohol een veel belangrijkere bodybuilder is dan ik altijd gedacht had.
Dat een hoog alcoholgehalte veel stress oplevert voor de gist was bekend, maar dat het zo sterk de vergisting remt is ook iets wat we ons niet altijd realiseren. Dit ondanks de ontelbaar keren dat hier op het forum gevraagd heeft waarom men een lager SG heeft dan verwacht.

Ook is voor mij duidelijk dat het behandelen van koudhop om hopcreep te voorkomen geen zin heeft, hoewel het daar in eerste instantie wel op leek. Een goede reden om door te gaan met dit soort tests en je steeds af te vragen wat nu precies uit de uitgevoerde tests blijkt. Immers pas door de uitvoering van de controletests bleek dat de alcohol als zodanig geen invloed heeft op de werking van de enzymen uit hop. Maar dus wel op de vergisting van de gevormde kleinere suikers. Een uitkomst die je niet vaststelt als je alleen naar de vorming van kleinere suikers kijkt. Dit soort zaken maakt het doen van dit soort tests zo leuk...

[hansHalberstadt]

Je zou eens bv eens een beetje mout 10 minuten op 72°C maischen en dan filteren en SG en Brix meten en dan de Brix correctiefactor bepalen.

Net gedaan:
200 g mout maischen in 600 ml water, 5 minuten maischen op 72 °C en dan doorverwarmen naar 80°C 10 min, dan filteren, koelen naar 20°C en SG, Brix meten.
Resultaat:
SG=1080
Brix=19.6
Brixcorr factor=1.014
Dus ik zie geen effect van lange suikerketens met lagere Brix. Ik zal het wort koken en verdunnen naar 1040 en dan via de weegmethode volgen om de vergistbaarheid te testen.

[hansHalberstadt]

Testje gestart

edit: 23 Juli attachment laatste versie 10min72test.xlsx

[hansHalberstadt]

Nieuwe versie uploaden werkt blijkbaar niet, dus maar even via nieuw bericht
10min72test2307.xlsx 

[goom]

Dat lijkt me evident.


Exact. Het meten van de brekingsindex kan zeer nauwkeurig, met een zeer kleine meetonzekerheid. Maar als je niet weet wat je meet ....

Hoe leuk de proefjes van @Jacques ook zijn en ik vind ze echt leuk, het blijft echter heel erg moeilijk om de stap van kwalitatief naar kwantitatief onderzoek te maken omdat we domweg niet de middelen hebben om net die een twee lagen dieper te graven. Bijvoorbeeld een IR spectrometer om uitspraken te doen over de verhouding in suiker ketenlengtes voor en na de hopcreep. Of een directe alcoholmeting.

ingo

Ik zou dan eerder denken aan een MS (massaspectrometer) in combinatie met LC

[hansHalberstadt]

Net gedaan:
200 g mout maischen in 600 ml water, 5 minuten maischen op 72 °C en dan doorverwarmen naar 80°C 10 min, dan filteren, koelen naar 20°C en SG, Brix meten.
Resultaat:
SG=1080
Brix=19.6
Brixcorr factor=1.014
Dus ik zie geen effect van lange suikerketens met lagere Brix. Ik zal het wort koken en verdunnen naar 1040 en dan via de weegmethode volgen om de vergistbaarheid te testen.

stand per vandaag:

Lijkt dat SVG toch nog boven de 70% gaat komen ondanks 63 graden overgeslagen en maar 5 minuten op 72 en dan uitmaischen.