Pomiar był dopiero pierwszym krokiem
Kiedy zaczynaliśmy rozwijać Beer-o-Meter, pomysł był stosunkowo prosty. Chcieliśmy udostępnić przydatne informacje laboratoryjne bezpośrednio w browarze. Zamiast wysyłać każdą próbkę do zewnętrznego laboratorium lub inwestować w drogi sprzęt analityczny, browary powinny móc same mierzyć ważne parametry procesu.
Cukry fermentowalne stały się jednym z centralnych elementów tego podejścia, ponieważ fermentacja jest w swojej istocie procesem przemiany cukrów. Piwowarzy przygotowują brzeczkę zawierającą węglowodany, dodają drożdże, a następnie śledzą, jak rozwija się fermentacja. Mimo to same cukry fermentowalne rzadko są rutynowo mierzone w małych i średnich browarach (a nawet w niektórych dużych).
Zapewnienie piwowarom dostępu do tych informacji było ważnym pierwszym krokiem, ale współpraca z browarami pokazała nam coś jeszcze. Piwowar musi rozumieć, co dana liczba oznacza w kontekście procesu.
Wynik staje się użyteczny dopiero w kontekście
Jeśli Beer-o-Meter pokazuje 8 g/L cukrów fermentowalnych, pierwszym pytaniem nie jest to, czy urządzenie poprawnie wyświetliło wynik. Przydatne pytania brzmią: czy 8 g/L to normalna wartość dla tego piwa na tym etapie fermentacji, czy stężenie nadal spada, czy różni się od poprzednich warek i czy piwo jest gotowe na kolejny etap produkcji.
Te pytania kształtują kolejny etap naszego rozwoju. Nadal opracowujemy nowe testy analityczne, ale jednocześnie budujemy oprogramowanie, które potrafi przekształcać pomiary w informacje o procesie.
Celem jest przekształcenie Beer-o-Meter z systemu, który mierzy próbki, w system, który pomaga browarom śledzić, porównywać i rozumieć fermentację.
Fermentacja ma piękne krzywe
Jedną z najważniejszych zmian jest patrzenie na fermentację jak na krzywą, a nie jak na końcową liczbę. W wielu browarach dokumentacja fermentacji nadal opiera się głównie na ekstrakcie początkowym, kilku pomiarach w trakcie fermentacji i ekstrakcie końcowym. Te pomiary są przydatne, ale pokazują tylko część tego, co się dzieje.
Wyobraźmy sobie dwie warki tego samego piwa, które ostatecznie osiągają ten sam ekstrakt końcowy. W pierwszej warce drożdże zużywają większość cukrów fermentowalnych w ciągu pierwszych trzech dni, a następnie powoli zbliżają się do stabilnego punktu końcowego. W drugiej warce fermentacja rusza powoli, przyspiesza później i w dniu, w którym browar zwykle oczekuje zakończenia fermentacji, piwo wciąż zawiera znacznie więcej materiału fermentowalnego.
Jeśli porównamy tylko ekstrakt końcowy, obie warki mogą wyglądać podobnie. Z punktu widzenia kontroli procesu zachowywały się jednak zupełnie inaczej. Druga fermentacja może wskazywać na problemy z kondycją drożdży, natlenieniem, dawką drożdży, kontrolą temperatury lub składem brzeczki.
Śledząc cukry fermentowalne przez cały proces, można zobaczyć nie tylko, gdzie piwo kończy fermentację, ale także jak do tego punktu dochodzi.
Budowanie pełnej historii fermentacji
Dlatego chcemy, aby oprogramowanie tworzyło pełną historię fermentacji. Cukry fermentowalne, pH, ekstrakt, temperatura i inne dostępne pomiary mogą znaleźć się na tej samej osi czasu razem ze zdarzeniami produkcyjnymi, takimi jak chmielenie na zimno, schładzanie, przetaczanie czy zmiany ciśnienia.
Ten kontekst sprawia, że pojedyncze pomiary stają się znacznie bardziej użyteczne. Wzrost cukrów fermentowalnych łatwiej zinterpretować, gdy piwowar widzi, że nastąpił bezpośrednio po chmieleniu na zimno. Powolny spadek cukrów nabiera większego znaczenia, gdy można go porównać z temperaturą fermentacji lub z poprzednimi warkami tej samej receptury.
Porównywanie warek między sobą
Kolejnym ważnym elementem systemu będzie porównywanie warek. Doświadczeni piwowarzy często zauważają, że fermentacja przebiega inaczej, zanim są w stanie jasno wyjaśnić dlaczego. Mogą powiedzieć, że dane piwo zwykle kończy fermentację w pięć dni, że fermentacja zwykle przyspiesza po pierwszej dobie albo że ekstrakt zwykle spada znacznie szybciej po drugim dniu.
Ta wiedza już istnieje w browarach, ale w dużej mierze pozostaje w pamięci piwowara, zamiast być zapisana w systemie. Chcemy, by te porównania były widoczne.
Jeśli browar uwarzył tę samą IPA dziesięć razy, powinien móc bezpośrednio porównać profile fermentacji tych dziesięciu warek. Mogłoby to szybko pokazać, czy początkowe stężenie cukrów fermentowalnych było inne, czy aktywność drożdży zaczęła się później, czy odfermentowanie zwolniło nietypowo wcześnie, albo czy zmieniła się reakcja na chmielenie na zimno.
Dane historyczne mogą wtedy przydać się przy kolejnym warzeniu, zamiast znikać po rozlaniu warki.
Cukry fermentowalne w opracowywaniu receptur
Inaczej myślimy także o recepturach. Oprogramowanie piwowarskie tradycyjnie opisuje receptury za pomocą składników i ustawień procesu. Słód, chmiel, drożdże, woda, temperatury zacierania, goryczka, barwa, ekstrakt początkowy i ekstrakt końcowy są zwykle zapisywane.
Uważamy, że informacja o cukrach fermentowalnych również powinna stać się częścią tego opisu.
Browar mógłby na przykład określić oczekiwany zakres cukrów fermentowalnych po przygotowaniu brzeczki. Rzeczywistą brzeczkę można by wtedy porównać z tym celem. Później krzywą fermentacji można by porównać z poprzednimi warkami. Przed rozlewem resztkowe cukry fermentowalne można by sprawdzić względem normalnego zakresu dla tego konkretnego piwa.
Tworzy to powiązanie między projektowaniem receptury, przygotowaniem brzeczki, przebiegiem fermentacji a końcową stabilnością piwa.
Wcześniejsze wykrywanie niedokończonej fermentacji
To podejście może być szczególnie przydatne, gdy fermentacja nie przebiega zgodnie z oczekiwaniami. Niska witalność drożdży, niewystarczające natlenienie, niewłaściwa dawka drożdży, problemy z temperaturą lub ciśnienie mogą wpływać na zużycie cukrów. W takich sytuacjach piwo może osiągnąć stosunkowo stabilny ekstrakt, a jednocześnie wciąż zawierać więcej węglowodanów fermentowalnych, niż oczekiwano.
Nie oznacza to automatycznie, że piwo jest niebezpieczne lub że fermentacja musi trwać dalej. Oznacza to, że piwowar powinien wiedzieć, że warka zachowuje się inaczej, zanim zdecyduje, co zrobić dalej.
W przyszłości chcemy, aby oprogramowanie bardzo wyraźnie pokazywało takie różnice. Zamiast po prostu wyświetlać wykres, mogłoby poinformować piwowara, że poprzednie warki na tym etapie zawierały zwykle 3-4 g/L cukrów fermentowalnych, podczas gdy obecna warka zawiera 8 g/L.
Decyzję nadal podejmuje piwowar, ale oprogramowanie zapewnia kontekst potrzebny, by podjąć ją z większą pewnością.
Chmielenie na zimno to jedno z najważniejszych zastosowań
Piwa chmielone na zimno są jednym z najmocniejszych powodów, by rozwijać system w tym kierunku. Jak opisaliśmy w naszej pracy nad hop creep, dodanie chmielu może zwiększyć ilość cukrów fermentowalnych, ponieważ enzymy chmielowe rozkładają większe węglowodany na związki, które drożdże mogą wykorzystać. Jeśli drożdże pozostają aktywne, cukry te są następnie ponownie zużywane.
Wynikowy profil fermentacji może więc zmieniać się w obu kierunkach. Cukry fermentowalne pojawiają się, a potem znikają. Pojedynczy pomiar może ten proces przeoczyć, podczas gdy pełna oś czasu może go pokazać bardzo wyraźnie.
W przypadku piw chmielonych na zimno chcemy, aby system rozdzielał pomiary przed dodaniem chmielu i po nim oraz pomagał piwowarowi zobaczyć, czy pojawił się dodatkowy materiał fermentowalny, czy drożdże go zużywają i czy piwo ostatecznie osiąga stabilny stan przed rozlewem.
Lepsza kontrola ryzyka refermentacji
Jest to szczególnie ważne w przypadku piw refermentowanych w butelce lub puszce. Resztkowe cukry fermentowalne są czasem pozostawiane celowo, bo przyczyniają się do refermentacji. Niekontrolowana dodatkowa fermentacja może jednak prowadzić do nadmiernego nasycenia, zmian smaku, a w skrajnych przypadkach do nadmiernego ciśnienia w opakowaniu.
Lepsza informacja przed rozlewem może więc ograniczyć zarówno ryzyko jakościowe, jak i straty produktu.
Nowe testy o jasnym celu
Jednocześnie nadal rozwijamy analityczną stronę Beer-o-Meter. Całkowita zawartość cukrów fermentowalnych pozostaje bardzo przydatna, ponieważ daje praktyczną odpowiedź na ważne pytanie produkcyjne. W niektórych przypadkach warto jednak wiedzieć więcej o składzie, który kryje się za tą liczbą.
Dlatego przygotowujemy dodatkowe testy dla poszczególnych cukrów istotnych dla fermentacji oraz innych parametrów, które mogą pomóc wyjaśnić, co dzieje się podczas przygotowania brzeczki i fermentacji.
Celem nie jest zamiana każdego browaru kraftowego w laboratorium analityczne. Chcemy wskazać stosunkowo niewielką liczbę pomiarów, które dostarczają najbardziej przydatnych informacji do codziennych decyzji piwowarskich.
Dla nas każdy pomiar powinien mieć swój powód. Jeśli wynik nie pomaga piwowarowi zrozumieć procesu ani zdecydować, co zrobić dalej, powinniśmy się zastanowić, czy trzeba go mierzyć rutynowo.
Od kontroli jakości do zgromadzonej wiedzy o procesie
Nasz długoterminowy cel wykracza poza kontrolę jakości. Każda fermentacja dostarcza cennych informacji o surowcach, drożdżach, sprzęcie i warunkach procesu. W wielu browarach duża część tych informacji przepada, gdy piwo zostanie rozlane.
Chcemy przekształcić te pojedyncze pomiary w zgromadzoną wiedzę o procesie. Po dwudziestu warkach system powinien wiedzieć znacznie więcej o tym, jak dane piwo zwykle się zachowuje, niż po pierwszej warce. Powinno być łatwiej wcześnie rozpoznać nietypową fermentację, zrozumieć, czy zmiana receptury poprawiła powtarzalność, i zobaczyć, jak różne procedury chmielenia na zimno wpływają na końcowe piwo.
Nie uważamy, że warzenie piwa kraftowego powinno zostać całkowicie zautomatyzowane. Warzenie opiera się na kreatywności, ocenie sensorycznej, doświadczeniu i decyzjach podejmowanych przez ludzi. Technologia powinna ten proces wspierać, a nie go zastępować.
W tym kierunku rozwijamy Beer-o-Meter: od pomiaru jednej próbki do śledzenia fermentacji, od śledzenia jednej fermentacji do porównywania warek, a od porównywania warek do zrozumienia procesu, który za nimi stoi.
Celem nie jest więcej danych dla samych danych. Chodzi o lepsze informacje, które pomagają browarom produkować piwo bardziej stabilne, bardziej powtarzalne i łatwiejsze do zrozumienia.