Schuimhoudbaarheid

We drinken als zelfbrouwers allemaal graag een pintje. Wanneer dronk jij je eerste slok? Tien tegen één dat je eerste kennismaking met bier niet bestond uit een echte slok bier maar dat je in plaats daarvan wat bitter schuim van een glas van je vader of oom slurpte. Of het aan onze jeugdervaringen ligt of niet, feit is dat schuim en met name een goede schuimhoudbaarheid door veel bierdrinkers gezien wordt als een belangrijke eigenschap. Naar mijn oordeel terecht. Schuim is de kroon op het bier. Een goed schuimend bier kun je alleen verkrijgen als je het brouwproces goed beheerst.

Schuim

Wat is schuim?
Als we een flesje bier in een glas uitschenken ontstaat er schuim zodra het bier de glaswand raakt. Door te variëren in de schenkhoogte en de stand van het glas kunnen we de schuimkraag die gevormd wordt beïnvloeden. De schuimkraag wordt ook bepaald door de vorm van het glas en kleine oneffenheden in het glas. Het is bekend dat kelkachtige glazen zeer nadelig zijn voor de schuimhoudbaarheid, terwijl bolvormige en tulpvormige glazen de schuimstabiliteit bevorderen. Rechte glazen hebben schuimhoudbaarheidseigenschappen die hier ergens tussenin liggen. Het zijn de kleine oneffenheden van het bierglas waarop de koolzuurbelletjes gevormd worden. Aan het grensvlak van koolzuurgas en de vloeistof vormt zich een laagje met oppervlakactieve stoffen die voornamelijk uit eiwitten bestaat. Naarmate er zich meer van deze stoffen in het bier bevinden is het laagje dat om het belletje gevormd wordt steviger en kunnen de belletjes klein blijven. Kleine belletjes hebben in verhouding een veel groter oppervlak dan grote belletjes. Een hoog koolzuurgehalte in combinatie met het in oplossing zijn van weinig oppervlakactieve stoffen zorgt voor grote koolzuurbellen die zich snel ontbinden.
In schuim dat bestaat uit vele kleine belletjes wordt het wegvloeien van bier met daarin de oppervlakactieve stoffen belemmert. Bij grofblazig schuim stroomt het bier tussen de bellen zo weg, het schuim droogt uit en de bellen spatten snel uiteen (1). Het wegstromen van het bier is in grote mate ook afhankelijk van de viscositeit van het bier. Ik zal hierop zo dadelijk terugkomen.

Wat is een goede schuimhoudbaarheid?
Algemeen wordt aangenomen dat voor een goede schuimhoudbaarheid de schuimkraag gedurende ten minste drie minuten op het bier moet blijven staan voordat het sterk begint in te vallen. Een dergelijke tijdsperiode geeft de uitbater van een café voldoende gelegenheid een goed uitziend bier aan de drinker aan te bieden. Daarna dient op het bier een kleine fijne schuimlaag te blijven totdat de laatste slok gedronken wordt. In de praktijk betekent dit tussen de 10 en 30 minuten afhankelijk van de schenktemperatuur, de vorm en grootte van het glas, het biertype en uiteraard de grootte van de dorst.

Onderzoek
Naar de schuimhoudbaarheid van bieren wordt veel onderzoek gedaan. Bij deze onderzoekingen moeten de omstandigheden volledig geconditioneerd worden. Zo wordt bij het uitvoeren van de proeven het bier meestal door robots ingeschonken om de invloed van het inschenken te minimaliseren. Ook wordt er alles aan gedaan om de proeven met schone glazen uit te voeren. De ruimte waarin de proeven worden gedaan moet beschikken over een goed werkende klimaatbeheersing. De invloed van de schenktemperatuur is namelijk vrij groot. Naarmate de temperatuur hoger is heeft bier een mindere schuimhoudbaarheid. Gelukkig is onze dorst ook wat groter als het buiten warmer is.
Er bestaan diverse methodes waarmee de schuimhoudbaarheid wordt bepaald. Dit is heel vervelend omdat we daardoor onderzoeksresultaten afkomstig van verschillende onderzoeksinstituten niet onderling kunnen vergelijken, voor zover dit al mogelijk is omdat steeds andere bieren onderzocht worden.
 

Positief en negatief

Eiwitten, mout en ongemoute granen
Tijdens het maischen worden de zeer grote eiwitten uit de mout en ongemoute granen gesplitst in kleinere eiwitten door de werking van enzymen. De eiwitten worden daardoor oplosbaar in het wort.
De vrijgemaakte eiwitten kun je grofweg in een drietal groepen onderverdelen. Allereerst heb je de zeer grote eiwitmoleculen. Deze moleculen kunnen door de enzymen verder worden afgebroken in kleinere delen. Door het feit dat ze makkelijk uitvlokken bij het koken van het wort komen deze grote eiwitmoleculen niet voor in het uiteindelijke bier.
De middelgrote eiwitten zijn van grote betekenis voor de kwaliteit van het bier. Het zijn met name deze eiwitten die verantwoordelijk zijn de schuimhoudbaarheid en volmondigheid van het bier. Ze zijn echter niet uitsluitend gunstig voor de kwaliteit van een bier. Samen met polyfenolen uit de mout en hop kunnen ze voor troebelingen zorgen. Overigens heb ik jaren geleden al via statistisch onderzoek ontdekt dat bieren met een lichte troebeling qua smaak beter scoren dan bieren die kraakhelder zijn.
De kleinste eiwitten die er bestaan zijn aminozuren. Deze stoffen gebruikt de gist als bouwstof voor nieuwe cellen en om die reden zijn ze gewenst. Een teveel aan aminozuren kan echter schuimnegatief uitwerken.
De keuze van de mout die we gebruiken heeft ook invloed op de schuimkwaliteiten van een bier. De ene mout bezit nu eenmaal meer eiwit dan de andere. Per jaar kan het gehalte aan eiwit in de gerst verschillen afhankelijk van de weersomstandigheden van dat jaar.
Verder is het bekend dat caramoutsoorten een betere schuimhoudbaarheid geven. Dit komt omdat door de bereidingswijze van caramout er grote eiwitmoleculen aanwezig zijn terwijl de eiwitsplitsende enzymen het loodje hebben gelegd (2). Voor een betere schuimhoudbaarheid worden vooral lichtgekleurde caramoutsoorten gebruikt. De donkere soorten geven vaak te veel smaak.
Ook ongemoute granen hebben een positieve werking op de schuimhoudbaarheid. De eiwitten van ongemoute granen zijn nog volledig intact en de eiwitsplitsende enzymen zijn niet geactiveerd door het kiemproces.

Andere schuimpositieve stoffen
We hadden al gezien dat de viscositeit van een bier ook van groot belang is voor de schuimhoudbaarheid in verband met het verhinderen van het uitdrogen van het schuim. Slecht opgeloste mout werkt schuimpositief door de verhoogde viscositeit ten gevolge van een hoger gehalte aan gomstoffen, bèta-glucaan en pentosaan (allen grote afbraakproducten van celwanden).Toch wordt door de professionele brouwers de voorkeur gegeven aan goed opgeloste mout in plaats van slecht opgeloste mout vanwege het betere rendement, een beter en vlotter verloop van de hoofd- en nagisting en een hogere vergistbaarheid van het wort.
Het eiwitlaagje dat gevormd wordt rond een belletje kan versterkt worden door hopbitterstoffen, polyfenolen en ijzerionen. De eerste twee genoemde stoffen vormen met eiwitten complexen die gunstig werken op de schuimhoudbaarheid.. Mijn ervaring is dat een goed gehopt bier zorgt voor het goed plakken van het schuim aan het glas. Voor elke slok die je neemt zie je dan een ringetje aan de wand van het glas.
Ijzerzouten worden door sommige commerciële brouwers toegevoegd aan het bier als schuimbevorderend middel. Deze stoffen kleuren het schuim bruin, zeker als het bier een tijdje staat. Langzaam zie je het bier dan aan de bovenkant ‘roesten’. Je kunt ijzerzouten vaststellen als je een beetje schuim op de rug van je hand uitsmeert en er meteen aan ruikt. Als je een metaalachtige geur waarneemt kun je er vrij zeker van zijn dat er ijzerzouten in het bier aanwezig zijn. Dit trucje heb ik overigens geleerd tijdens de cursus ‘Sensorische eigenschappen en degustatie van bier’ die ik vorig jaar gevolgd heb (3).
Volgens de literatuur (4en 5) hebben ook Maillard-producten een positieve invloed op de schuimhoudbaarheid. (Maillardproducten zijn verbindingen tussen suikers en eiwitten die een donkere kleur aan het bier geven.) Dit zou betekenen dat donkere mout een betere schuimhoudbaarheid zou geven dan lichtere mout, immers in donkere mout zitten veel meer Maillard-producten dan in lichte mout. Mijn persoonlijke ervaring is echter dat donkere bieren echt niet beter schuimen dan lichtgekleurde bieren. In mijn beleving schuimen licht gekleurde bieren zelfs iets beter.
Een mogelijke oorzaak hiervoor zou kunnen zijn dat licht gekleurde bieren vaak wat meer koolzuur hebben. Bieren met meer koolzuur schuimen natuurlijk beter dan bieren met een laag koolzuurgehalte. Door het steeds vrijkomen van koolzuurbelletjes kan de schuimkraag instant gehouden worden.

Schuimnegatieve stoffen
Ruim tien jaar geleden hield prof. Gilbert Baetslé een lezing voor de leden van De Roerstok. De professor wees erop dat een goede schuimhoudbaarheid niet zo zeer een kwestie is van de aanwezigheid van voldoende schuimbevorderende stoffen maar eerder afhankelijk is van de afwezigheid van schuimnegatieve stoffen. Ter demonstratie liet hij een glas met een flinke schuimkraag zien. In dit schuim prikte hij met een naald die even gedoopt was in een potje met hogere alcoholen en daarna aan de rand van het potje afgestreken was. Het schuim siste weg en het bier kreeg een limonade-achtig uiterlijk.

Hogere alcoholen
Voor de schuimhoudbaarheid zijn hogere alcoholen zeer ongewenst. Maar wat zijn hogere alcoholen, zul je je misschien afvragen. Hogere alcoholen zijn alcoholen die meer dan twee koolstofatomen hebben. De kleinste alcohol met één koolstofatoom is het giftige methanol. Ethanol bevat twee koolstofatomen. Als we het over alcohol hebben bedoelen we meestal ethanol. Volgens Narziß heeft ethanol een positieve invloed op de schuimhoudbaarheid als de concentratie niet te hoog is. In grote concentraties werkt deze alcohol wel schuimnegatief.
Propanol is met drie koolstofatomen de kleinste hogere alcohol. De wat grotere alcoholen butanol en pentanol komen in bier in grotere hoeveelheden voor dan propanol. Deze concentraties liggen bij bovengistende bieren hoger dan bij ondergistende bieren (6). Naarmate een bier zwaarder is neemt ook de concentratie aan hogere alcoholen toe.
Hogere alcoholen hebben een hoger kookpunt dan ethanol en ze hebben een grote invloed op de smaak van het bier. De smaak van hogere alcoholen wordt door veel mensen gewaardeerd. Het is om deze reden dat sommige brouwers bewust een bier willen hebben met een hogere concentratie aan hogere alcoholen. Dit ondanks de schuimnegatieve eigenschappen en het feit dat hogere alcoholen voor een groot deel verantwoordelijke worden gehouden voor dat vervelende gevoel the day after.

Esters
Esters zijn verbindingen tussen alcoholen en zuren. Net als hogere alcoholen zijn esters vooral gistingsnevenproducten. Ze worden langs biochemische weg door allerlei processen in de gistcellen gevormd. Vandaar dat de hoeveelheid esters die aangemaakt wordt sterk afhankelijk is van de gebruikte giststam. Naarmate een bier zwaarder is bevat het meer esters omdat er meer alcohol en zuren aanwezig zijn waaruit de esters gevormd kunnen worden. Ook bieren met hergisting op de fles bevatten meer esters. Verwonderlijk is dit niet als je bedenkt dat bij aanvang van de hergisting de zuren en alcoholen reeds aanwezig zijn.
De hoeveelheid esters die aangemaakt wordt is ook sterk afhankelijk van de vergistingtemperatuur. Naarmate de temperatuur hoger is krijgen we meer esters.
Naast de biochemische weg kunnen esters ook langs chemische weg gevormd worden. Deze weg is echter een stuk langzamer. Je kunt de biochemische weg vergelijken met de autosnelweg en de chemische weg met een zandpad. Wanneer een bier bewaard wordt krijgt het langzaam meer esters via het bewandelen van de chemische weg. Reizen over een zandpad gaat langzaam maar als je de tijd hebt kom je er toch!

Vet en vetzuren
We weten denk ik allemaal wel dat vet schuimnegatief werkt. Als we vette lippen aan een bierglas zetten zal het schuim snel verdwijnen. Vetrestanten aan de glaswand moeten we steeds zorgvuldig verwijderen. Het vetvrij maken van een bierglas kan met behulp van een normaal afwasmiddel, maar zeepresten kunnen schuimnegatief werken. Er bestaan dan ook speciale vloeibare schoonmaakmiddelen voor bierglazen en in de horeca worden deze veelvuldig gebruikt. Als we alleen gewoon afwasmiddel in huis hebben moeten we de glazen na het schoonmaken goed naspoelen met heet water om de zeepresten zoveel mogelijk te verwijderen. Het drogen van een bierglas doen we met een linnen doek die we uitsluitend daarvoor gebruiken.
Naast zetmeelketens en grote eiwitmoleculen komen in de mout ook vetstoffen voor. En net als zetmeel en eiwitten worden de vetten uit de mout afgebroken tot kleinere moleculen door enzymen. Voor een goed verloop van de gisting is het van groot belang dat in het wort voldoende kleine onverzadigde vetzuren aanwezig zijn omdat deze gebruikt worden voor de aanmaak van celmembranen. Troebele wort bevat meer hogere vetzuren dan heldere wort. Bier bereidt uit heldere wort zal daarom een betere schuimhoudbaarheid hebben. Overigens is uit onderzoek gebleken dat heldere wort normaal gesproken nog voldoende kleine vetzuren bevat om een goede vergisting te garanderen. Bijkomend voordeel is ook dat de bieren beter smaken (7).
 

Schuimhoudbaarheid: een rode draad door het brouwproces

Maischschema en inmaischtemperatuur
Omtrent maischschema’s bestaan op dit moment geheel andere gedachten dan een aantal jaren geleden. De gewijzigde kwaliteit van de mout is als oorzaak hiervoor aan te wijzen. Mout is tegenwoordig veel meer opgelost dan in het verleden. Dit betekent dat men de moutbestanddelen veel verder laat afbreken tijdens het kiemen van de gerst. Door de verdere oplossing van de mout kan het maischschema ingekort worden. Je zou kunnen zeggen dat een gedeelte van het werk van de brouwer is overgenomen door de mouter. Ik schrijf dat het maischschema ingekort kan worden maar eigenlijk is het zo, dat het maischschema ingekort moet worden. In het verleden was een maischschema gebruikelijk waarbij gedurende 30 minuten enzympauzes werden aangehouden bij 37° C, 45ºC, 52ºC, 63ºC en 73ºC. Wanneer we nu een dergelijk schema gebruiken worden de eiwitten te ver afgebroken, je hebt dan gewoon te weinig middelgrote eiwitten en te veel aminozuren.
Het is gebleken dat een hogere inmaischtemperatuur zeer gunstig voor de schuimhoudbaarheid en volmondigheid is. Het inmaischen bij 50ºC of hoger is tegenwoordig bij de professionele brouwerijen heel gebruikelijk. Verder behoort de inmaischtemperatuur niet te lang te worden aangehouden (niet langer dan 20 minuten) om vervolgens naar de volgende stap te gaan. Hoe korter de eiwitafbrekende enzymen hun werk kunnen doen des te beter is de schuimhoudbaarheid. Keerzijde is wel dat we een grotere kans hebben op eiwittroebels in het bier. Vooral als het wat kouder gedronken wordt kan het bier troebel worden.

Filteren beslag
Heldere wort geeft aanmerkelijk beter schuimende bieren dan troebele wort. Voer het filteren van het beslag zorgvuldig uit. Giet het troebele wort voorzichtig terug in de filterkuip. Pas daarbij goed op voor zuurstofopname. Vang het wort pas op als deze helder is. Ga niet te lang door met het filteren omdat er dan meer vetzuren in het beslag komen.
Uiteraard is ook de wijze van filteren van invloed op de helderheid van het wort. Gezien de ervaringen de laatste paar jaar met koperen wortverzamelpijpen (ook hevelfilters genoemd) worden door zelfbrouwers met dergelijke filtersystemen helderder filterresultaten behaald dan met filterkuipen met horrengaas. In de nummers 8, 9 en 10 van dit blad heb ik uitgebreid geschreven over het filteren van het beslag en het spoelen van de bostel.

Het koken van het wort
Met het voortschrijden van de kooktijd isomeriseren er meer alfazuren uit de hop. Geïsomeriseerde alfazuren werken positief op de schuimhoudbaarheid. De meeste alfazuren worden bij het begin van het koken omgezet in iso-alfazuren. Het lang koken van het wort zorgt voor een grotere extractie van looizuren die schuimnegatieve invloed hebben. Langer koken dan 60 minuten is dan ook uit het oogpunt van een goede schuimhoudbaarheid niet aan te bevelen.

Beluchten afgekoelde wort
Net als bij het koken bestaat er tussen schuimhoudbaarheid en het beluchten van het wort een soort haat-liefde verhouding. Aan de ene kant zorgt beluchten voor een afname van de hoeveelheid esters in het bier terwijl aan de andere kant iets meer hogere alcoholen worden aangemaakt.
Toch staat de noodzaak voor het beluchten van het wort voor de professionele bouwers buiten kijf. Door het beluchten worden de verzadigde vetzuren uit de mout omgezet in onverzadigde vetzuren. Dit is bijzonder gunstig voor een goed verloop van de vergisting. Verder heeft gist ook zuurstof nodig voor de aanmaak van nieuwe gistcellen (8).Volgens de huidige inzichten is beluchten van het afgekoelde wort absoluut noodzakelijk maar de intensiteit van de beluchting mag niet worden overdreven. We mogen namelijk, zoals we nog zullen zien, ook niet te veel gistcellen aanmaken.

Gisting
De hoeveelheid esters en hogere alcoholen die tijdens de gisting gevormd worden is sterk afhankelijk van de gebruikte giststam. Onze keuze voor de giststam bepaalt dus ook in grote mate de schuimhoudbaarheid. Daarnaast kunnen we de schuimhoudbaarheid ook sturen via het verloop van het gistingsproces.
Een snelle start van de vergisting door een hoge ingisttemperatuur zorgt voor een snelle daling van de pH en daarmee voor een snelle afname van schuimpositieve stoffen. Verder zorgt een hoge vergistingtemperatuur voor de aanmaak van meer hogere alcoholen. Daarnaast komen er door de gisting ook meer kleine vetzuren vrij die samen met de gevormde alcohol esters kunnen gaan vormen.
Het gebruik van een grote actieve giststarter in combinatie met een lagere vergistingtemperatuur en het beluchten van het wort levert ook een krachtige vergisting op welke resulteert in bieren met een goede tot zeer goede schuimhoudbaarheid.

Lageren
Na de hoofdgisting moeten we het bier zo snel mogelijk van de gist halen door het over te hevelen en het in een ander vat of glazen fles te lageren. Doen we dit niet dan kunnen we te maken krijgen met de negatieve gevolgen van het uiteenvallen van de gistcellen (de brouwersterm voor het uiteenvallen van gistcellen is autolyse). Uit de gistcellen komen aminozuren, vetzuren en enzymen vrij. Deze enzymen zijn in staat eiwitten te splitsen en daarmee raken we de schuimvormers kwijt.
Overigens is het wel noodzakelijk dat bij het nagisten voldoende gistcellen aanwezig zijn. Als dat niet het geval is dan zal de tijdens de hoofdgisting gevormde diacetyl (een stof met een boterachtige smaak) niet tot onder de smaakdrempel afgebroken worden.

Hergisting op de fles
Als amateur-brouwers zijn we gebonden aan de hergisting op de fles voor de vorming van voldoende koolzuurdruk. Voor de schuimhoudbaarheid is dit wat jammer. Ten gevolge van de hergisting krijgen we meer esters en het bier blijft in contact met de gist. Toch is hergisting op de fles naar mijn idee voor de zelfbrouwer een zegening. Door de hergisting wordt alle zuurstof die in de fles zit volledig verbruikt, hetgeen de algemene kwaliteit van ons bier ten goede komt.
In Brauwelt, het vakblad voor de professionele brouwer, is in 1993 een artikel verschenen met onderzoekgegevens met betrekking tot schuimhoudbaarheid van flessenbieren (9). Bij dit onderzoek zijn weizenbieren (een Duits witbiertype) met en zonder hergisting vergeleken. De bieren zijn op twee manieren ingeschonken te weten met een robot en gewoon met de hand. Ook is gekeken naar de invloed van de leeftijd van het bier. De resultaten van het onderzoek zijn te zien in de volgende twee tabellen. De vermelde waarden staan voor het aantal seconden voor het inzakken van 2 cm schuim.
 

Schuimhoudbaarheid met een robot ingeschonken weizenbieren
	14 dagen oud	60 dagen oud	120 dagen oud
Weizen met hergisting op de fles	155	137	120
Gefilterde weizen	133	137	102

Schuimhoudbaarheid met de hand ingeschonken weizenbieren
	14 dagen oud	60 dagen oud	120 dagen oud
Weizen met hergisting op de fles	242	218	172
Gefilterde weizen	235	211	206

Te zien is dat de schuimhoudbaarheid van de bieren met de tijd achteruit gaat. Verder valt het op dat de bieren met hergisting juist een hogere schuimhoudbaarheid hebben dan de gefilterde bieren. Naar mijn idee moeten we de oorzaak hiervan zoeken in het feit dat weizenbieren met hergisting op de fles een hoger koolzuurgehalte hebben. Het is duidelijk dat we de schuimhoudbaarheid van een bier niet mogen ophangen aan één factor.
 

Slotwoord

Maatregelen die we kunnen treffen voor een betere schuimhoudbaarheid zijn kort gezegd:

• het gebruik van ongemoute granen en lichtgekleurde caramoutsoorten;
• het inmaischen op een hoge temperatuur (52ºC of hoger);
• het aanhouden van een korte eiwitrust (snel naar 60ºC of hoger);
• het niet langer koken van het wort dan 90 minuten;
• het voldoende beluchten van het wort, overdrijf daarbij echter niet;
• het aanhouden van lage vergistingtemperaturen (tussen de 18 en 22ºC);
• het bier op tijd overhevelen.

Referenties

1. P. Hildebrand, lezing 'Formation and Stability of foam in Draught Guinness' gehouden tijdens de op 24 april 1998 studiedag ‘Trends in de Brouwerij’ aan de KaHo St. Lieven te Gent.
2. Markus Fizner, Verbesserung der Schaumhaltigkeit des Bieres, Brauwelt nr. 16/1996, Verlag Hans Carl Nürnberg.
3. Cursus 'Sensorische eigenschappen en degustatie van bier', KU Leuven - Brewing Research Group en KaHo St. Lieven, Departement KIHO Onderwijseenheid Biochemie-Brouwerij, Leuven - Gent 1996-1997, inleidende les d.d. 26 oktober 1996.
4. Prof. Ludwig Narziß, Abriß der Bierbrauerei, Ferdinand Enke Verlag Stuttgart, 5e druk 1986.
5. Dr.-Ing. Karl-Ullrich Heyse, Handbuch der Brauerei-Praxis, Verlag hans Carl, 2e druk 1989.
6. J.S. Hough en D.E. Briggs, Malting and Brewing Science, Chapman and Hall, tweede druk, 1982.
7. J. Engelmann en K. Wasmuht, Einfluß de Abläuterung auf Gärung und Biereigenschaften, Brauwelt nr. 40/1992, Verlag Hans Carl Nürnberg.
8. John Palmer, Sterol syntesis, in de rubriek Readeers' Tech Notes in reactie op opmerkingen van Al Korzonas, BrewingTechniques, Vol 6, no. 1 (1998), Eurgene USA.
9. Dr. Walter Hagen en Prof. Dr. Heinz Weyh, Zur Bestimmung der Schaumhaltbarkeit und Schaumstabilität von Flaschenbier, Brauwelt nr. 3/1993, Verlag Hans Carl Nürnberg.

Jacques Bertens
 

Eerdere publicatie