Alkolsüz Bira Üretim Metodları
1. Giriş
Normal/standart/sanayi üretimi biralar yüzde 2,5 ila 13 arasında etil alkol içerir. Dünyada üretilen biraların büyük çoğunluğu % 3-6 oranında alkole sahiptir. Eğer biraları alkol içeriğine göre sıralarsak
-
hafif (% 2-3 alkol),
-
orta/standart (% 5 civarlarında) ve
-
sert/güçlü (yaklaşık % 6-12)
biralar olarak adlandırabiliriz.
Tanımlar
Alkolsüz (alcohol free) biranın yasal tanımı ülkeden ülkeye değişmektedir. Arap ülkelerinde bu tür bir biranın % 0,1’den az alkol içermesi gerekir. İngiltere’de % 0,5; Almanya, Hollanda ve İran’da % 1’dir. İspanya ve ABD’de tespit edilemeyecek bir seviyede olması istenmektedir yani % 0,05’den daha az bir oran. Alkol konsantrasyonunun yaklaşık yüzde ≤0,05 altında olması demek analitik tespit limitinin altında olması demektir.
Alkolsüz biranın isimlendirmesi de farklılık gösterir. Düşük alkollü (low alcohol) bira Almanya’da en fazla % 0,5-1,5 etanol içerir. Bu bazı ülkelerde sıfır alkol (zero alcohol) olarak tanımlanır. Neredeyse alkolsüz (nearly alcohol free) tanımı ise alkol yüzdesinin 0,05 – 0,5 aralığında olması beklenir. Bir de azaltılmış alkollü (alcohol reduced) biralar var, bunlar da genelde % 2,5’in altında kalan biralardır. Bunların hepsi non alcoholic ya da alcohol free yani alkolsüz biradır.
Neden Alkolsüz
Alkolsüz bira pek çok nedenle tercih edilmektedir. Başlıca neden sağlık sorunlarıdır. Kalori nedeniyle diyet de ayrı bir neden oluşturur. Trafik kuralları gereği alkollü araç kullanımı yasaktır. İş yerlerinde alkol almak iş güvenliği açısından yasaklanmıştır. Bazı ülkelerde alkollü içki içmek yasaklanmıştır. Tüm bu gerekçeler alkolsüz bira tüketiminin ve üretiminin başlıca nedenleridir.
Öte yandan bazı durumlarda alkolsüz bira içilmesi önerilmektedir. Bu grupta olanlar hamileler, profesyonel sporcular, kardiyovasküler problemleri olanlar, hepatit taşıyanlar ve ilaç kullananlardır.
Kaybolan Özellikler
Birayı çeşitli yöntemlerle alkolsüz hale getirmek bazı kayıpları da yaratır. Hem alkolsüz olsun hem de tam bir bira olsun demek pek mümkün değildir. Alkolsüz biralar standart biralar gibi olamaz. Yapaymış gibi bir algısı olur, aromada, gövdede ve köpükte aynı seviyeyi yakalamak mümkün olmaz.
2. Üretim Yöntemleri
Başlıca dört yöntem vardır.
-
Fermentasyonsuz Üretim (fermentation free brewing)
-
Seyreltme (dilution procedure)
-
Alkolden Ayırma (alcohol removal/dealcoholization)
-
Yarım Fermentasyon (restricted alcohol fermentation)
2.1. Fermentasyonsuz Üretim (Fermentation-free Brewing)
Bu yöntemde şıraya maya eklenmez. Diğer değişle fermentasyon süreci atlanır. Haliyle nihai birada eksik kalan karakteristik öğeler takviye yoluyla giderilmeye çalışılır. Biranın en temel bileşikleri olan aromaları kazandırmak oldukça zordur. Sonuçta yavan bir rayihaya sahip bir bira elde edilir. Öte yandan fermentasyon süreci atlandığı için maliyet düşer. Bu yöntem İran gibi bazı islam ülkelerinde uygulanır.
2.2. Seyreltme (Dilution Procedure)
Bu yöntemde şıra bir çok kez buharlaştırmaya tabi tutularak beklenen konsantrayondan daha koyu bir şerbet elde edilir. Mayalama işleminden sonra bu konsantrasyon saf su ile (minerali ve oksijeni alınmış su) seyreltilir, ta ki yeterli yoğunluğa ve alkol seviyesine düşene kadar. pH daha sonra organik asitler (laktik asit gibi) eklenerek yeniden ayarlanır. Sonra da karbonizasyon işlemine tabi tutulur.
Bu süreç hem fermentasyon süresini kısaltır hem de küçük hacimli fermenter kullanımını mümkün kılar. Maliyeti azaltır.
Seyreltme işlemi karbondioksitli soğuk su ile de yapılabilir.
Ayrıca bir başka yöntem de normal bira ile alkolsüz birayı harmanlamaktır.
2.3. Alkolden Ayırma İşlemi (Dealcoholization)
Alkolden ayırma işlemi fermentasyon ile oluşan alkolü biradan ayırma işlemidir. Bu işlemler başlıca iki ana başlık altında toplanabilir. Isıl bazlı işlemler ve membran bazlı işlemler.
2.3.1. Vacuum Distillation.
2.3.2. Water Vapor-/Gas-Stripping Under Vacuum.
2.3.3. Adsorptive Alcohol Removal.
2.3.4. Dialysis.
2.3.5. Reverse Osmosis.
2.3.6. Osmotic Distillation.
2.4. Yarım Fermentasyon - Restricted Alcohol Fermentation Method
Yarım fermentasyon yöntemi mayanın daha az alkol üretmesi için yapılan işlemlere denilir. Bu işlemlerde ya fermentasyon yarım bırakılır ya da maya baskı altına alınır. Böylece daha az alkol üretmesi sağlanır.
Bu yöntem diğer yöntemlere oranlara daha fazla aroma ve rayiha sağlasa da normal bir biraya göre yine de yavan kalmaktadır.
Yarım fermentasyon metodu genel olarak iki alt başlığa ayrılır. Askıya alınmış (suspended batch) ve hareketsizleştirilmiş (continuous immobilized) maya işlemleri. Askılı işlemde fermentasyon sürecinde mayalar askıda bırakılır. Bu işlemdeki zorluk sıcaklığı veya şıradaki çözünmüş oksijen miktarını istenen seviyelerde denetim altında tutamamaktır. En küçük bir sapma hedeflenen alkol seviyesinin (örn. %0,05) üzerine çıkmaya neden olur.
Diğer işlem olan mayayı hareketsizleştirmektir. Selülöz bazlı gözeneklerden ya da hidrokollid baloncuklardan oluşan bir yüzeyde mayaların hücre metabolizmalarının etkilendiği saptanmıştır, büyüme hızları yavaşlamakta ve salgılanan okso asit miktarı artmaktadır. Mikro gözenekli sinterlenmiş camlı sistemler (microporous sintered-glass system) alkolsüz bira üretmek için başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Bu sistem sıkı bir kontrol, esneklik ve bol miktarda biyokütle konsantrasyonu sağlamaktadır. Bu işleme alternatif olarak başka bir süreci izleyenler de var. İlk önce çok kısa bir sürede belirli bir miktar alkol elde ediliyor. Sonra 2-4 saatlik bir sürede rayiha oluşumu bekleniyor, arkasından karbondioksitli su ile seyreltme yapılarak belirlenen alkol seviyesine düşülüyor (örn. % 0,5 altına, hatta % 0,05’e kadar).
H. Lommi ve ekibi endüstriyel bir yöntem geliştirdiler. Bu yöntemde düşük sıcaklıkta gözenekli bir taşıyıcı yüzeye tutunmuş olan hareketsiz (immobilized) mayaları bir tüp içinde (packed column reactor) gelişmeye aldılar. Bu sistem hareketsiz maya hücrelerine tutunmaları için çok geniş bir yüzey sağlamaktadır. Taşıyıcı yüzey mikrofiber gözeneklerden ya da mikro partiküllerden oluşmaktadır. Tüplerin çap yüksekliği en az 1,25 olarak tercih edilmektedir, maya gelişimi için kullanılan sıcaklık ise 0,5 ila 3 °C arasındadır. Alkol içeriği bu sistemde sadece sıcaklığa göre değil tüpün içinden geçen şıraya ve maya hücrelerinin sayısına göre belirlenir.
Yarım fermentasyonda kullanılan askılı ve hareketsiz yöntemler aşağıda sıralanmıştır. Bazen bu iki işlem birlikte de kullanılır.
2.4.1. Fermentasyon İçin Özel Cins Maya Kullanmak
Genetik olarak modifiye edilmiş bazı cins Saccharomyces Cerevisiae mayalar alkol dihidrogenaz (ADH) üretemezler, bu yüzden elde edilen alkol seviyesi düşük kalır. Bu cins mayalara “ADH-free/negative” mayalar denilir. Öte yandan bu mayaları kullanmak fermentasyonun ilk evrelerinde maya aktivitesini kitler, asetaldehit artışı nedeniyle bozuk aromalar ortaya çıkar.
Bazı mutasyona uğramış maya cinsleri ise çok az miktarda etanol üretirler, bunun yanı sıra yüksek miktarda gliserol ve şeker alkolü ortaya çıkarırlar.
Alkolsüz ya da düşük alkollü bira üretmenin bir yolu da Saccharomyces Ludwigii cinsi maya kullanmaktır. Bu cinsler glikoz, sakkaroz ve früktoz şekerini sindiriler fakat maltoz şekerini sindiremezler. Bu durumda nihai bira etanol yerine yüksek oranda laktik asit içerir.
Saccharomyces Rouxii bir diğer cinstir, bu maya cinsi ilk evrelerde üretilen etanolün bir kısmını daha sonra tüketir (oksijene maruz bırakılırlarsa) ve düşük alkollü bira üretirler.
2.4.2. Fermente Edilebilir Şerbeti Fermente Edilemez Şerbete Dönüştürmek
Düşük alkollü bira elde etmenin bir yolu da sindirilebilenlerle sindirlemeyenler arasındaki oranla oynamaktır. Sindirilmesi zor bir şerbet hazırlamak elde edilecek olan alkol seviyesini düşürür. Arpa maltının yanında mısır ya da pirinç gibi takviye tahıl kullanmak oranı sindirilemeyen tarafına çeker. Şerbet ne kadar sindirelemez olursa içerdiği karbonhidrat oranı artar, alkol oranı düşer. Arta kalan şeker miktarını hesaplamak için formül geliştirilir. Birada kalan şeker tatlılığı artırdığı gibi mikrobik kontaminasyona da neden olabilir.
2.4.3. Şerbetteki Glikoz Oranını Düşürmek
Bira mayası bir grup enzimi sentezlemektedir, bu enzimlere alkol dihidrogenaz-2 (ADH2) denilmektedir, yani glikozun baskıladığı enzimler. Şerbette belirli bir miktar glikoz var olduğu sürece bu enzim üretilmez. Oksijensiz fermentasyon sürecinde sindirilmemiş şıradaki glikoz sınırlandırılırsa maya bu glikozu sindirir ve az miktarda alkol üretir, yanı sıra aroma ortaya çıkar. Glikoz bittikten sonra ve diğer şekerler ortamda hala mevcutken ADH2 aktive olur, oksijen sayesinde etanolü asetaldehite dönüştürür.
2.4.4. Fermente Olan Şırayı Isıtmak
Fermentasyonun ilk evresinde yani az bir alkol üretilmişken ve rayiha profili oluşurken şırayı yeterli miktarda ısıtmak maya hücrelerinin aktivasyonunu sınırlar, bu da alkol seviyesini baskılar. Bu yöntem sıcaklığın birada neden olacağı değişiklikler nedeniyle pek kullanılmaz.
2.4.5. Yüksek Sıcaklıkta Mayşeleme Yapmak
Mayşeyi yükseltilmiş bir sıcaklıkta (örn. 78 °C’da 30 dakika) demlemek düşük sindirilebilirlik içeren bir şerbete neden olur. 78 derece ve üstü sıcaklıklar beta amilaz enzimini kitleyen termal bir limit oluşturur, bundan daha düşük sıcaklıklar ise alfa amilaz enzimini etkiler. Yüksek sıcaklık nedeniyle beta amilaz enziminin kitlenmesi sonuçta maltoz şekerinin oluşumunu engeller (sindirilen ana şeker). Bunun aksine bu koşullarda da aktive olan alfa amilaz az miktarda da olsa dekstrinleri ve glikozu üretir. Sonuç olarak yüksek sıcaklıkta yapılan mayşeleme şerbetteki sindirilebilir şeker seviyesini düşürür, alkollü fermentasyonu sınırlandırır. Yanısıra elde edilen bira diyabetik bir bira olur.
2.4.6. Fermentasyon Sürecinde Basınç Uygulamak
Fermentasyonun ilk evresinde yeterli aroma bileşikleri ve alkol üretildiğinde şıranın hidrostatik basıncı (yaklaşık 300-500 MPa) yükseltilir, öyle ki fermentasyon ya yavaşlar ya da durma noktasına gelir. Basınç uygulaması nötr gazlarla yapılır, örneğin karbondioksitle. Bu yöntemin verimli olması için düşük sıcaklıklarda icra edilir.
2.4.7. Soğuk Temas Süreci
Soğuk temas ya da soğuk fermentasyon şıranın 24-48 saat boyunca 0-10 °C arası (genelde 0-4 °C) sıcaklıklara maruz bırakılmasıdır. Şıranın pH değerinin de 4 civarlarına düşürülmesi tavsiye edilir. Bu düşük sıcaklıktaki anaerobik (havasız) fermentasyon koşullarında maya hücreleri bozuk aromalar üretir, bunun yanı sıra da yalnızca istenen bir rayiha ortaya çıkarır. Bozuk aromaların sebepleri aldehitlerdir, mesela 2 ve 3-metilbutanal, heksanal ve heptanal, bunlar sorumlu oldukları kendi alkollerini üretir. Ek olarak hücre metabolizmasında ara madde olan hücreiçi aldehitler ağır alkolleri üretir, mesela propanol, izo-butanol ve izo-amil alkoller.
2.4.8. Fermentasyondaki Şırayı Periyodik Havalandırma
Aerobik koşullar altında şıra aldehitleri (ya fermentasyon sırasında üretilirler ya da Maillard tepkimesi sonucu oluşurlar) alkole dönüşemezler ama gelişim için hücreler tarafından sindirilir ve doymamış yağ asitlerini üretirler. Ayrıca bilinir ki oksijenli ortamda üretilen alkolün bir kısmını S. Rouxii cinsi maya oksijensiz ortamda tüketir. Moleküler oksijeni azaltmak oksidasyonun şırada neden olacağı etkileri engeller.
Kaynak:
Alcohol-free Beer: Methods of Production, Sensorial Defects, and Healthful Effects
S. Sohrabvandi; S. M. Mousavi; S. H. Razavi; A. M. Mortazavian; K. Rezaei