De overeenkomst tussen ons is dat we allemaal brouwen en dat we (ons) bier drinken. Verder zijn er waarschijnlijk best wel verschillen. Sommigen brouwen groot, anderen klein, sommigen vaak, anderen af en toe, sommigen schrijven alles op, anderen niks. Ik behoor tot de categorie die vooraf best wel veel opschrijft en ook tijdens het brouwen houd ik de gegevens bij en maak achteraf berekeningen over van alles en nog wat: kleur, moutrendement, vergistingsgraad en ook bitterheid. Veel van die berekeningen zijn wel wat tricky en dat geldt zeker ook voor de berekening van bitterheid. Je zou bitterheid kunnen laten analyseren maar dat is wel wat duur. En daarom zijn er berekeningen beschikbaar.
In Brew Your Own van juli/augustus 2022 stond een heel interessant stuk over het berekenen van bitterheid (IBU’s of International Bitter Units) van de hand van John-Paul Hosom die er blijkbaar erg veel verstand van heeft en ook heel veel moeite heeft gedaan voor een goed verhaal. Helaas is het wel ingewikkeld, maar ik hoop dat ik het wat begrijpelijk kan samenvatten.
De mate van bitterheid kun je op drie manieren benoemen: je kunt het proeven (sensorisch), je kunt het bepalen (op het lab) en je kunt het berekenen. Bij de bereiding van bier is het gemakkelijk als je (vooraf) de bitterheid kunt berekenen. Bepalen (en proeven) kan natuurlijk alleen als het bier gereed is en een nadeel van bepalen is dat het enorm duur is. Ik denk dat wij als amateur brouwers geen toegang hebben tot dit soort faciliteiten. Bitterheid wordt voornamelijk veroorzaakt, zeker in traditionele brouwsels, door geïsomeriseerde α-zuren. In hop zitten α-zuren en β-zuren. Die zijn niet bitter. Maar tijdens koken worden de α-zuren omgezet in iso-α-zuren (IAA) en die zijn wel bitter. Verder komt er wat bitterheid van geoxideerde α-zuren (oAA), geoxideerde β-zuren en polyfenolen uit de mout en uit de hop (overige bitterstoffen of ABC). Ik gebruik die afkortingen maar even omdat het anders van die lange zinnen worden.
Die oAA en die ABC ontstaan meteen zodra je de hop bij het kokende wort doet. Die IAA ontstaan langzaam tijdens het koken. Hoe langer je kookt, hoe meer bitterheid (niet te lang, dan wordt het weer minder). Zie afbeelding 1. John-Paul Hosom berekende altijd zijn bitterheid met de beschikbare formules van Tinseth. Er zijn nog twee andere formules, namelijk van Rager en Garetz, maar die gebruikte hij niet. De berekende IBU leek wel aardig overeen te komen met wat hij proefde. Tót hij dry hoppen ging gebruiken en dip-hopping (ook wel “flame-out hopping” genoemd). Toen leek het helemaal niet meer te kloppen. Hij pakte het drastisch anders aan.
Van elk brouwsel dat hij maakte berekende hij de bitterheid in IBU met Tinseth én Rager én Garetz en bovendien bracht hij een monster naar het lab en liet het analyseren. Dat is wel een duur grapje. In ongeveer 7 jaar liet hij zo meer dan 300 bieren analyseren. In afbeelding 2 zie je het resultaat, Nou ja, niet van 300 analyses, maar ik neem aan de belangrijkste. Het blijkt dat de berekeningen van Tinseth en Rager en Garetz het wel aardig doen tot ongeveer 30 IBU, maar daarboven niet meer. De berekende waarden zijn veel hoger dan de werkelijke of gemeten IBU. Die stippellijn geeft aan wat de berekende IBU had moeten zijn (namelijk gelijk aan de gemeten IBU). Dat kwam omdat (in ieder geval Tinseth) alleen rekening hield met hoeveelheid hop, alfazuurgehalte, kooktijd en begin s.g. En voor de moderne manier van brouwen was dat niet meer goed genoeg.
Model John-Paul Hosom wilde er wat aan doen. Hij ging de zaak bestuderen en besloot een model te ontwerpen, een berekening, die rekening hield met zoveel mogelijk factoren. Hij noemde dat model het SMPH model. Dat is een afkorting van 3 wetenschappers (Shellhammer, Malowicki en Peacock) en zijn eigen achternaam.
Hij ontdekte dat veel factoren van invloed zijn op de IBU zoals het wortvolume, pH, snelheid van afkoelen van het wort, gehalte aan alfazuren, bewaartijd van de hop en heel veel andere zaken. Je hoeft niet zo bezeten te zijn van details zoals hij, maar hij zegt dat de optelsom van kleine afwijkingen een heel grote afwijking kan geven: fouten kunnen elkaar opheffen maar helaas ook versterken. Hij koos ervoor om zoveel mogelijk zaken die van invloed zijn in zijn berekeningen te betrekken. Hosom haalt nog een onderzoek aan van ene Christina Hahn die stelt, dat afzonderlijke iso-alfazuren (er zijn er meerdere) en afzonderlijke geoxideerde alfazuren slechte voorspellers zijn voor de sensorische (of geproefde) bitterheid, maar dat de som van alle iso-alfazuren en geoxideerde alfazuren heel goed de sensorische bitterheid kunnen voorspellen. En er blijkt een sterke correlatie te zijn tussen de gemeten (of geanalyseerde) IBU en de sensorische waarneming. Alleen de berekeningen van Tinseth, Rager en Garetz blijken dus wat af te wijken.
Het SMPH model IBU wordt op het lab gemeten met infrarood. Daarmee wordt de hoeveelheid van bepaalde chemische verbindingen bepaald. Er wordt wel gezegd dat 1 IBU gelijk is aan 1 ppm iso-alfazuur (1 ppm = 1 mg per kg). Dat is niet helemaal meer waar. Vroeger, toen er anders werd gebrouwen gold dat wel ongeveer, maar tegenwoordig, met zoveel andere manieren van hop-gebruik, is dat niet meer zo. Vooral met de moderne brouwmethoden kun je zeggen dat het ontstaan en weer verdwijnen van bitterstoffen (dus IAAs en ABCs en oAAs) tijdens het brouwproces afhankelijk is van heel veel factoren. Hosom heeft een model opgesteld, het SMPH model, dat met zoveel mogelijk factoren rekening houdt. Nadat hij het model had ontwikkeld heeft hij voor een aantal brouwsels de hoeveelheden polyfenolen (ABCs) berekend, de hoeveelheid geoxideerde iso-alfazuren (oAAs) en de hoeveelheid geisomeriseerde alfazuren (IAAs). Van al die brouwsels heeft hij ook de IBU laten bepalen op het lab. Dat leverde afbeelding 3 op. Je ziet dat de berekening van de bitterheid volgens het SMPH model wel aardig de werkelijke IBU benadert. Welke factoren zijn nu van belang bij dit model?
Belangrijke factoren voor IBU Meekoken of droog hoppen. Tijdens koken ontstaan iso-alfa-zuren die erg veel bitterheid geven en tijdens drooghoppen ontstaan die niet. Toch kan drooghoppen veel bitterheid opleveren, vooral door de oAAs, die zijn ontstaan tijdens de opslag van de hop. Het is moeilijk om de bijdrage van drooghoppen aan bitterheid in te schatten, maar toch is de bijdrage aanzienlijk.
Bellen of pellets Pellets blijken meer bitterheid (IBU) te produceren dan bellen. Dat komt doordat de productie van oAA bij gebruik van pellets ongeveer 2x zo hoog is als bij gebruik van bellen, wanneer ze in het kokende wort terecht komen. Maar de mate van isomerisatie (dus de omzetting van alfazuur naar iso-alfazuur) is ongeveer gelijk.
Dosering Als je twee of drie keer zoveel hop gebruikt wordt de bitterheid twee keer of drie keer zo hoog. Maar dat geldt alleen voor lagere IBUs. Bij grote hoeveelheden hop blijkt het alfazuur niet meer zo goed op te lossen en dus wordt er ook minder iso-alfazuur gevormd. In het rekenmodel van Garetz zit dit effect wel meegenomen (maar mogelijk onderschat), bij Tinseth en Rager niet: die rekenen vrolijk door en je kunt in afbeelding 2 ook zien dat bij hogere doseringen de IBU van Tinseth en Rager heel (= te) hoog uitkomen.
pH van het wort Als je de pH van het wort vóór het koken verlaagt van 5,75 naar 5,25 blijkt de bitterheid, gerekend in IBU, met 15 tot 35 % te verlagen. Dat komt vooral omdat door de pH verlaging de ABCs (overige bitterstoffen als polyfenolen) verloren gaan. De pH verlaging lijkt vrijwel geen invloed te hebben op de vorming van IAAs.
Helderheid van het wort Tot zijn grote verbazing vond Hosom dat de helderheid van het wort grote invloed heeft op de IBUs. Helderheid is in dit geval de visuele helderheid (of troebelheid) van het wort dat naar de gisttank stroomt. In troebele wort blijken minder IBUs te zitten. Dat begint bij het klaren van het wort. In een traditionele brouwerij wordt het beslag gefilterd in een klaringskuip. Het eerste wort, dat uit de klaringskuip komt, wordt eerst teruggepompt over de bostel in de klaringskuip. Dit wort is troebel en dat heet de voorloop. Pas als de voorloop helder is (en de bostel dus de troebeling goed weet tegen te houden) gaat het wort naar de kookketel. Deze procedure blijkt van grote invloed te zijn op de bitterheid. Hosom vond uit dat zeer heldere wort 30 % meer IAAs heeft dan standaard wort en zeer troebele wort heeft 30 % minder IAAs dan standaard wort. Waardoor dit effect ontstaat is nog niet duidelijk al schijnt het niets te maken te hebben met het eiwit in het wort.
Verder Wat ook invloed heeft is hoe vers de hop is, het begin s.g., het gebruik van dip-hopping, verlies in Geläger en de leeftijd van het bier. Wat minder invloed heeft is de kooktemperatuur van water (in de bergen kookt water bij een lagere temperatuur), de mate waarin het wort versneld is afgekoeld na het koken en filtreren aan het einde.
Niet van belang Sommige factoren zijn niet opgenomen in het SMPH model omdat Hosom ervan overtuigd is dat die geen invloed hebben op de bitterheid. Dat is de afmeting van de ketel, of de hop in een hopzak zit en het gebruik van moutextract in plaats van mout. Hij heeft het allemaal uitgeprobeerd met experimenten en hij kwam tot deze overtuiging. En dan nu: het SMPH model. Nou schrijf ik al de hele tijd over het SMPH model maar ik heb nog niet verteld wat het is. Het is een rekenmodel dat je niet zelf kunt opzetten maar wel kunt gebruiken. Het is te vinden op internet op deze site: https://jphosom.github.io/alchemyoverlord/ Als je op deze website gaat kijken zie je een aantal rekenmodellen, onder andere van Tinseth, Rager en Garetz en ook het SMPH rekenmodel. Dat kun je openen en je wordt dan uitgenodigd om een aantal getallen in te vullen over je brouwproces en je hop. Tot mijn verbazing staat er ook dat je de afmetingen van je ketel mag invullen, terwijl Hosom juist zegt dat dat niet zo belangrijk is. Als je die berekening hebt geopend ben je er nog niet, want er staan een paar onbegrijpelijke zaken in als Pellet Factor. Geen idee wat dat is, maar ik neem aan dat de gekleurde cijfers (onder andere bij Pallet Factor) min of meer vast staan en dat je die niet per se hoeft te wijzigen. De zwarte cijfers kun je wel invullen. En als je alles hebt gedaan krijg je uiteindelijk de berekende IBU van je bier. In afbeelding 4 zie je dat de berekende IBU bij het SMPH model zowel bij lage als bij hogere IBU waarden goed overeenkomt met de werkelijke IBU. Het is wel even wat werk, maar dan heb je ook wat.
Bron: Brew Your Own John-Paul Hosom Bewerkt en vertaald door Fons Michielsen
Door: Fons Michielsen 
