상면발효와 하면발효

왜 배우는가: 상면발효와 하면발효는 맥주를 효모의 발효 온도와 침강 형태로 나누는 기본 분류이며, 맥주의 향미와 맑기, 저장성을 좌우한다. 1교시 용어 문제와 4교시 효모 침강 특성 비교 문제로 함께 출제되므로 두 축을 같이 정리해 두어야 한다.

출제 이력: 제131회 1교시 8번, 제110회 4교시 1번, 제108회 1교시 10번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

상면발효는 표층에 뜨는 효모로 상온에서, 하면발효는 바닥에 가라앉는 효모로 저온에서 하는 맥주 발효이다.

두 방식 모두 맥아즙의 당을 효모가 알코올과 이산화탄소로 바꾸는 알코올 발효이다. 차이는 효모의 종류, 발효 온도, 발효가 끝난 뒤 효모가 보이는 응집과 침강의 형태에서 나타난다. 답안 첫 줄에는 발효 온도와 침강 형태를 함께 적는 것이 기본이다.

• 상면발효: 발효 중 효모가 액면으로 떠오르는 방식이며 에일(ale) 맥주를 만든다.
• 하면발효: 발효가 끝난 뒤 효모가 바닥에 가라앉는 방식이며 라거(lager) 맥주를 만든다.
• 에일 효모: 상면발효에 쓰는 효모이며 Saccharomyces cerevisiae가 대표적이다.
• 라거 효모: 하면발효에 쓰는 효모이며 Saccharomyces pastorianus가 대표적이다.
• 크라우젠: 상면발효 중 액면을 덮는 거품 층이다.
• 응집: 효모 세포들이 가역적으로 뭉쳐 덩어리를 이루는 현상이다.
• 침강: 응집된 효모 덩어리가 무게 때문에 바닥으로 가라앉는 현상이다.

2. 개념 풀이

상면발효는 표층에 뜨는 효모를 사용해 상온에서 발효하는 맥주 양조법이다. 맥주 효모는 발효가 끝난 뒤 보이는 응집과 침강의 형태로 상면발효 효모와 하면발효 효모로 나뉘며, 이 구분이 맥주의 발효 온도와 향미, 맑기를 함께 결정한다.

상면발효의 원리는 효모가 기포에 실려 떠오르는 데 있다. 발효 중 당을 분해하면서 생기는 이산화탄소 기포에 효모가 실려 액면으로 올라가고, 상면발효는 10~25°C 범위의 상온에서 발효가 진행된다. 온도가 높은 만큼 발효 부산물에서 나온 과일향과 복잡한 향이 강하게 남고, 맥주의 색이 짙고 맛이 진하다.

하면발효 효모는 사카로마이세스 파스토리아누스(Saccharomyces pastorianus)이고, 구 명칭은 S. carlsbergensis이다. 하면발효는 약 10~12°C의 저온에서 발효가 진행된다. 발효가 끝나면 효모가 응집하여 바닥에 침강하므로 맑은 맥주를 얻기 쉽고, 맛이 깨끗하고 부드럽다.

상면발효는 효모가 액면에 떠오르고, 하면발효는 효모가 바닥에 침강하는 것이 핵심 구분이다.

응집은 효모 세포들이 가역적으로 뭉치는 현상이며, 발효액의 칼슘 농도에 따라 그 정도가 달라진다. 상면발효에서는 응집된 효모가 액면으로 떠올라 걷어 내고, 하면발효에서는 바닥에 침강한 효모를 회수한다. 크라우젠은 상면발효 말기에 액면 위를 덮는 거품 층이며, 이 효모를 걷어 내어 다음 발효에 재사용한다.

상면발효 맥주는 효모와 부유 단백질이 떠 있어 탁하고 걸쭉한 맛을 내는 반면, 하면발효 맥주는 가라앉은 효모와 부유 단백질을 제거하여 맑은 황금색을 띠는 것이 일반적이다. 두 맥주의 차이는 결국 효모의 침강 형태가 후처리 과정까지 바꾸는 데서 생긴다.

3. 등장 배경과 필요성

인류는 발효 온도를 인위적으로 조절하는 기술이 없던 시기부터 상면발효 맥주를 만들어 왔다. 상온에서 발효하는 방식은 냉각 설비가 필요하지 않아 지역마다 고유한 형태로 발전하였다. 독일의 바이스비어와 쾰쉬, 영국의 에일·스타우트·포터가 대표적인 상면발효 맥주이다.

상면발효의 한계는 온도 관리가 어렵다는 점이다. 상온에서 발효하는 방식은 산패가 쉬워 맥주를 오래 보관하기 어렵다. 이 한계를 해결하려면 발효 온도를 낮게 유지하는 설비와 저온 발효 기술이 필요해졌다.

하면발효 맥주는 19세기 중반 체코 필센(Pilsen) 지방의 양조장에서 처음 양조에 성공했다. 이 양조장의 지하 저장고가 서늘해 저온 발효가 가능했고, 이후 양조장은 얼음을 이용한 저온 저장고를 설계하여 운영하였다. 이렇게 투명하고 맑은 하면발효 맥주인 라거가 탄생하였다.

저온 발효가 가능해지면서 맥주의 산패가 줄고 장기 숙성과 대량 생산이 가능해졌다. 따라서 하면발효는 맥주의 품질 안정과 유통 기간 확대를 위해 필요한 기술이다. 산업적으로는 상면발효에 고온 발효조와 효모 걷어 내기 설비가 필요하고, 하면발효에는 냉각 설비와 저온 저장 설비가 필요하다. 발효 온도 제어가 식품 제조의 품질 관리 기본이 된 배경이 여기에 있다.