Fermentacja 1 kolo sciaga(1), uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa, rok III semestr 6, biotechnologia żywności - technologia fermentacyjna


I) KLASYFIKACJA FERMENTACJI WG DEINDOEFERA (na podst wyst określ typów reakcji użyteczna w badanich procesów fermentacji okresowej): reakcje proste-składniki pożywki są przekształcane w produkty stechiometrycznie bez nagromadzenia związków pośrednich. (przekształcenie glukozy w kwas glukonowy przez zawiesinę grzybni Aspergillus Niger); reakcje równoczesne w których powstaje wiecej niż jeden produkt, a względne szybkości wytwarzania tych produktów zmieniają się zależnie od stężenia substancji odżywczych pożywki. Składniki pożywki są przekształcane w produkty w różnych proporcjach stechiometrycznych bez nagromadz zw pośrednich; reakcje następne charakteryzują się tym, że warunkiem rozpoczęcia wytwarz produktu jest wcześniejsze nagromadz substancji pośrednich. Składniki pożywki są przekształcane w produkty z nagromadzeniem zw pośred; reakcje stopniowane- gdy dwie reakcje proste sa regulowane przez indukcje enzymat- (wzrost dwufazowy-diauksja) Bakteria wykorzystuje w podłożu najpierw to źródło węgla, które może być zużywane za pomocą enzymów konstytutywnych tj. takich które są tworzone w komórce niezależnie od tego czy komórka stykała się już w podłożu z ich swoistym substrate. W rezultacie obserwuje się normalną krzywą wzrostu. Po wyczerpaniu tego źródła węgla bakterie muszą przestawić aparat enzymatyczny i rozpocząć syntezę enzymów indukowanych (adaptacyjnych które powst w kom dopiero po zetknięciu się jej z odpowiednim substratem (indukcja) lub przy braku produktu końcowego (derepresja))., działających na drugi substrat węglowy. W okresie adaptacji wzrost ustaje ustaje a nawet część kom umiera. W wyniku tego otrzym dwuwierzchołkową krzywą wzrostu-krzywą diauksji. Na przykład enzymy fermentacji glukozy u E.coli są wytwarzane stale niezależnie od tego czy bakt była uprzednio hodowana na podłożu z glukozą czy nie ale enzymy czynne w fermentacji laktozy są wytwarzane dopiero po kontakcie bakterii z danym substratem cukrowym. WG GADENA (opiera się na zależności między wytwarzaniem produktu a zużywaniem substratu uzyteczna w badaniach nad fermentacja ciagła): typ I-zależność bezpośrednia między wytwarz produktu a zuzyciem cukrowca np. wytwarz etanolu. Wraz ze wzrostem biomasy wytwarza się kwas lub etanol (z 1cząst glukozy otrzymujemy 2 cząst kw mlekowego lub etanolu); typII-zależność pośrednia między wytwarz produktu a zużyciem cukrowca np. wytwarz kw cytrynowego. Kwas cytrynowy wytwarza się dopiero pod koniec fazy log wzrostu drobnous, bo kw cytrynowy jest kwasem cyklu Krebsa. Jego wytwarzanie jest związane z blokiem metabol a nie ze wzrostem energii; typIII-pozorny brak wyraźnej zależności między wytwarzaniem produktu a zuzyciem cukrowca np. penicylina. Nie jest związane ze zużyciem węglowodanów. Penicylina powstaje najczęsniej w fazie stacjonarnej, gdy nie ma już węglowodanów.

AOC nazwa zastrzeżona dla danego wina: obszar uprawniony do posługiwania się daną nazwą, dozwolone szczepy winogron, gęstość uprawy, wydajność winnicy VDQS wino wysokiej jakości z ograniczonego obszaru

FERNENTACJA ALKOHOLOWA Fermentacja ta polega na beztlenowym rozkładzie cukrów prostych na alkohol etylowy i tlenek węgla IV, co można przedstawić równaniem: C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2 + 117 kJ (28 kcal) Fermentacji alkoholowej poza cukrami prostymi mogą ulegać niektóre dwucukry, które są hydrolizowane przez enzymy drożdży. Szybkość procesu fermentacji zależy od: Składu chemicznego podłoża, Temperatury prowadzenia procesu; temperatura optymalna wynosi 16 - 20 C, pH środowiska: optymalny odczyn wynosi od 4 do 6, Dostępu powietrza; przy dużym dostępie powietrza drożdże oddychają tlenowo i utleniają cukier do tlenku węgla IV i wody, Stężenia powstającego alkoholu; nie większe niż 18 %. FERMENTACJA OCTOWA - Acetobacter. Fermentacja octowa polega na utlenianiu alkoholu etylenowego do kwasu octowego: CH3CH2OH + O2 → CH3COOH + H2O + 490 kJ (118 kcal) Różne gatunki bakterii octowych wykazują mniejsze lub większe zdolności dalszego utleniania kwasu octowego zgodnie z równaniem: CH3COOH + 2O2 → 2CO2 + 2H2O + wolna energia FERMENTACJA PROPIONOWA Propinobacterium mają szczególne znaczenie w przemyśle mleczarskim w dojrzewaniu serów podpuszczkowych. Określone gatunki używane są do zakwasów stosowany do wyrobu sera ementalskiego. Fermentacja ta jest beztlenowym rozkładem kwasu mlekowego (lub cukru) na kwas propionowy i octowy z wydzieleniem tlenku węgla IV i wody 3CH3CHOH • COOH → 2CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + H2O + wolna energia W czasie tej fermentacji powstają również pewne ilości kwasu bursztynowego. FERMENTACJA MASŁOWA Clostridium Bakterie te są szkodnikami. Powodują tzw. późne wzdęcia serów podpuszczkowych dojrzewających, psucie się konserw warzywnych i owocowych oraz kiszonych pasz. C6H12O6 → CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + 2H2 + wolna energia Oprócz kwasu masłowego powstają również liczne produkty uboczne, np. kwas octowy, alkohol metylowy, metan, aceton, alkohol butylowy. Przebieg fermentacji zależy od gatunku bakterii i odczynu środowiska. W środowisku obojętnym głównym produktem jest kwas masłowy, a w środowisku kwaśnym te same bakterie wywołują fermentacje acetobutanolową. Są też gatunki bakterii masłowych, które redukują aceton to alkoholu izopropylowego. Bakterie masłowe odgrywają ważną rolę w procesie moczenia łodyg lnu i konopi, ponieważ umożliwiają, na skutek fermentacji błonnika, oddzielenie włókien przędnych od tkanki korowej i zdrewniałej.

II) Wino biale-selekcja-zbiór-winogrona biale-miazdzenie(odrzucamy łodyżki)-dod enz pektynolityczne-dod S02-moszcz-wirowanie,wyciskanie soku(odrzucamy wytłoki i osad)-sok bialy-ochrona przed tlenem(dod SO2,zagęszczamy)-zaszczepiamy(drozdz,bakt ml)-ferment alkoh-dod SO2-osadzanie,cedzenie-lezakowanie,klarowanie(dod żelatynę,bentonit)-wino biale wytrawne/słodkie Wino rózowe-selekcja-sbiór-winogr czerw-miazdzenie-dod SO2-moszcz-zaszczepien-ferm alkoh-prasowanie-ochrona przed tl-kontrola tepm(niska)-osadzenie,cedzenie(odrzucamy osad)-wino różoweWino rózowe(blash)-przed zaszczepieniem prasujemy-ochrona przed Tl-kontr temp-osadzanie,cedzenie-zaszczepianie-ferm alkoh-blash wytrawne/slodkieWino nouveau(beaujolais)selekcja-zbiór-winogr czerw-maceracja w atmosf CO2(odrzucam lodygi.wytloki)-miazdzenie-zaszczepianie(drozdz,bakt ml)-ferm-filtr(osady odrzucic)-ochrona przed Tl-nouveau Wino to nie lezakuje po ferm trafi do dystrybucji,to wino mlode,trafia do handlu w 3 czwart list)

Mysi posmak powst gdy wino zbyt długo pozostawało nad osadem a moszcz był zbyt rozcieńczony. Wadę usuwa się przez przewietrzenie wina, przelewa się je strumienie z naczynia do naczynia przy dostępie pow. Można również dodać do 10 l wina 5-15 g węgla drzewnego i mieszać je przez kilka dni. Zapach siarkowodoru - nabierają wina, które były źle zasiarkowane lub zbyt długo nie były ściągane znad osadu. Zapach ten może także powstać w następstwie użycia silnie wybielonego cukru. Wina takie leczy się przez wysiarkowanie dwutlenkiem siarki. Często wystarczy silne przewietrzenie wina. Zakażenie drożdżami kożuchującymi tw one na winie biały nalot, osiada na ściankach naczynia. W miarę rozwoju drożdży powstaje gruby kożuch. Już przy pierwszych oznakach tej choroby należy usunąć kożuch, a wino podgrzać (pasteryzacja) i dodatkowo zasiarkować. Zakażenie bakteriami octowymi Kw octowy w małych ilościach jest stałym skł wina. Jednak zbyt duża jego zawartość wskazuje na obecność bakterii, które rozwijając się mogą całkowicie zakwasić wino. Należy je więc poddać pasteryzacji (ogrzać do temperatury 80°C), dodać osłodzonego moszczu, pożywki, dobrze rozmnożonych drożdży i ponownie przefermentować.

SCHEJMAT…TECHNOLOGICZNY PRODUKCJI WINA CZERWONEGO: zbiór winogron czerwonych- selekcja zbiorów- usuwanie szypułek- miażdżenie- dodatek SO2 usuwa tlen ze środowiska i stabilizacja mikrob.-moszcz- zaszczepienie drożdżami i bakterie ferm. Mlekowej- fermentacja alk.- fermentacja malonowa- obciąg- osadzanie- cedzenie SCHEMAT I)TECHNOLOGICZNY WINA BIAŁEGO: selekcja zbiorów- miażdzenie(łodyżki)- dodatek enzymów pektolitycznych- dodatek SO2 maszcz- sok biały- zagęszczanie- fermentacja alkohol.- dodatek SO4 -osadzanie-cedzenie-leżakowanie-klarowanie SCHEMAT TECHNOLOGICZNY WINA RÓŻOWEGO: selekcja zbiorów- winogrona czerwone- miażdzenie- dodatek SO2 -moszcz- zaszczepianie (drożdże i bakterie ferment. Mlekowej)-prasowanie(wytłoki)- ochrona przed tlenem- niska temp. Ogólnie otrzymywanie win różowych może być prze ekstrakcję lub prasowanie. SCHEMAT TECHNOLOGICZNY WINA TYPU NOUVEAU selekcja zbiorów- winogrona czerwone- maceracja w atmosferze CO2 miażdzenie(łodyżki, wytłoki)- zaszczepianie- fermentacja- filtracja PODZIAŁ WIN:- KRYTERIUM TO ZAWARTOŚ ALKOHOLU: lekkie do 10%, średnie 10-14%, mocne 14-18%, alkoholizowane >18%, kryterium:zawartość cukru: wytrawne, półwytrawne,półsłodkie, słodkie PODZIAŁDROŻDŻY WINIARSKICH: wysokiego odfermentowania (do 18-20% obj. Alk.) niższego odfermentowania)8-12) osmofilne do ferm. Moszczu o dużej zaw. Cukru i sulfitowe znoszą wysokie stęż SO2 ,kriofilne i szampańskie

ŹRÓDŁA PREPARATÓW ENZ: drobnoustroje ze względu na wielka różnorodność produkowanych enzymów i niską cenę procesów biotechnologicznych ich otrzymywania a także ze względu na powstały deficyt naturalnych surowców stosowanych wcześniej. E. Proteolityczne otrzymujemy z kultur bakterii Bacillus subtilis i grzybów strzępkowych Aspergillus. Z innych szczepów tych samych drobnoustr. Oraz z Aspergillus oryzae otrzymujemy e amylolityczne. A.niger i Penicylinum notatium są źródłem oksydazy glukozowej a A. Foetiolus jest źródłem e rozkł e zw. Pektynowe sacharomyces cerevisiae służą do otrzymywanie e katalizujących rozkład wiązań glikozydow. Np. β-galaktozydazę. Specjalne szczepy drobnoustrojów zwykle mutanty mają genetycznie utrwaloną zdolność do nadprodukcji i wydzielania do podłoża znacznych ilości enzymu

III) ZASTOSOWANIE IMMOBILIZOWANYCH PREPARATÓW ENZYM: produkcja syropu fruktozowego ze skrobi kukurydzianej katalizowana przez immobilizowaną izomerazę glukozową, unieruchomoine e stosow do rozkł pektyn przez e pektolityczne w przem owocowo-warzywnym. Dobre efekty otrzymuje się stosując immobiliz na szkle porowatym endopoligalaktouranazę i pektynometyloesterazę, immob. Β-galaktozydaza stosujemy do hydrolizy laktozy w mleku, reuktaza diacetylowa w produkcji piw, immobilizacja zmniejsza niekorzystne oddziaływanie przemysłu na środowisko i umożliwia lepsze wykorzystanie surowców, redukuje ilość produktów ubocznych i odpadów

BIOTRANSFORMACJA:……przemiana biochemiczna. Reakcje enzymatycznie w sprzężeniu z podstawowymi przemianami komórkowymi, konieczne jest źródło węgla i energii, szeroka selekcja i mutagenizacja kom. w celu zwiększenia poziomu odpowiednich enzymów i zwiększenia ich aktywnośći, przekształcenie właściwych substratów metabolicznych i zwiąków podobnych strukturalnie (ksenobiotyki), zapewnienie transpotru przez błony, uwzględnienie efektu indukcyjnego reakcji katalitycznej i dostępności kofaktorów. Typy reakcji: utlenianie i redukcja,hydroliza, izomeryzacja, tworzenie i rozrywanie wiązań bez udziału wody. W reakcjach biotransformacji wykorzystujemy linie kom roślin. Prowadzi się ich selekcję w celu pozyskania kom posiadających wysiką zdolność przeprowadzania reakcji. E roślinne w kulturach kom mogą dokonywać modyfikacji wprowadzonych związków. R-cje biotr to przemiany jednoenzymowe, choć znane są procesy przebiegające przy udziale większej ilości e. R-cje biotr wykorzystuje się przy produkcji kw org np. jabłkowego który uzyskuje się przez odwodnienie kw fumarowego. Do biotr mikrobiol zalicza się też przemiane etanolu do kw octowego (izomeryzacja glukozy i fruktozy- gzyby i bakterie)

MET OZNACZANIA AKTYWN. en: wybrana metoda powinna być czuła ze względu na ograniczona ilość materiału oraz jak najmniej pracochłonna i czasochłonna. M chemiczne opierają się na ilościowym oznaczaniu grup lub substancji, które w wyniku działania e tworzą się lub zanikaja w rozte. M polarymetryczna oznaczamy zmiany skręcalności właściwej roztworu w miarę przebiegu r-cji, pod warunkiem ze w wyniku działania enzymu powstanie substancja optycznie czynna lub substrat poddany działaniu e będzie wykazywał takie wł, m elektrometryczne stosow do oznacz aktywn e kataliz reakc związane z wytw gazu czyli oznacz są zmiany pH m kolorymetryczne opieramy się na oznaczeniu intensywności zabarwienia, które powstaje po dodaniu do próby specjalnego odczynnika reagującego z substratem m chromatograficzne są szeroko stosow zwłaszcza ch bibułowa. M spekrtofotometryczne opieraja się na zjawisku pochłaniania światła w zakresie od ultrafioletu do podczeriwni przez wiele substratów i produktów r enz. M nanometryczne i gazometyczne opieraja się na przemianie gazu powstałego w czasie reakcji m wiskozometruyczne oparte na pomiarze zmian lepkości roztworu

Oksydoreduktazy (przenoszenie elektronów) np. dehydrogenaza alkocholowa, transferazy (przenoszenie gr. Fosforowych) np. heksokinaza, hydrolazy (r-cje hydrolizy) np. trypsyna, liazy (rozszczepianie wiązań C-C, C-O, C-N) np. dekarboksylaza pirogronianowa, izomerazy (wewnętrznego przegrupowania), lipazy (tworzenie wiązań sprzężone z hydrolizą ATP) np. karbosylaza pirogronianowa

PREP AMYLOLITYCZNE: amylazy hydrolizują skrobię do cukrów prostych: alfa i beta-amylaza, glukoamylaza (atakują wiązania 1,4- glikozud i aą scukrzające), pullanaza i izoamylaza (1,6 wiązanie i są upłynniające. Zastosowanie: przem piwowarski w procesie zacierania słodu, do otrzymywania brzeczki z niesłodowych surowców, w gorzelnictwie przy scukrzaniu skrobi, w piekarnictwie do zwiększania pulchności ciasta, przem zbożowy- produkcaj dekstryn i krystalicznej glukozy. Alfa amylazę syntetyzują Aspergillus oryzae i niger oraz Bacillus subtilis i coagulans. Drobnoustr hodujemy na pożywce ze skrobią ziemniaczaną i namokiem kukurydzianm, enzym stabilizujemy jonami wapnia. Beta amylaza rozkłada skrobię do maltozy i dekstryn. Otrzymujemy ja przy użyciu Bacillus ereus i polymyxa. Glukoamylaza hydrol wiąz 1,4 glikoz skrobi odszczepia cząst glukozy. Pullanaza (Klebsiella, echerichia, bacillus, streptococcus, Izoamylaza (Bacillus, eschericha) hydrolizuja wiązanie 1,6 w amylopektynie.

PREP CYTOLITYCZNE: celulazy rozkładają celuloze i hemicelulozę. Hemicelulazy stosujemy do rozkładu odpadów drzewnych i ługów posiarczynowych, celulazy do produkcji sosów i jako preparaty ułatwiające przyswajanie pasz, substratem dla celulaz są łuski ryżowe i bagaza. Hemicel i cel są stosowane do rozluźniania tk roślinnych przed ekstrakcją w przem owocowo-warz. W przm farmaceutycznym i winiarskim. Producenci cel: Clostridium, streptomyces, aspergillus, fusarium. Hemicelulazy rozkładają hemicel do ksylozy, galaktozy i arabinozy

PREP LIPOLITYCZNE: lipazy stosowane sa do otrzymywania zapachu mlecznego w produktach spoż, do poprawy cech organolept serów, produkcji konentratów zapachowych z tłuszczu mlekowego, sosów, przypraw, skracania okresu dojrzewania serów, synteza subst smakowo-zapach, produkcja pełnego mleka w proszku. Do hodowli konieczna jest obecność w pożywce oleju z oliwek. Lipazy syntetyzują: Bacillus steraothermophilus, candida rugosa, aspergillus niger. Lipazy działają na wszystkie wiązania estrow w cząst triacyloglicerolu, wiązanie 1,3 lub 2.

PREP PEKTOLITYCZNE: zastosow do depektynizacji miazgi i moszczu, hydrolizy pektyn w czasie producji zagęszczonych soków, do klarowania soków owocowych, otrzymywanie: hodowla powierzchniowa pleśni na wilgotnych otębach pszennych, potem je suszymy i mielimy lub hodowla wgłębna na poż zaw otręby, sole min, ekstrakt drożdżowy. Szczepy używane do produkcji: A. Niger, optymalne pH 4,5

PREP PROTEOLITYCZNE:enz proteol dzielimy ze względu na budowę centrum aktywn na: proteinazy serynowe (trypsyna, chymotrypsyna), tiolowe (papina, ficyna), metaloprotinazy, kwaśne (pepsyna, chymozyna) Zastosowanie: przem mleczarski (koagulacja białek mleka przy wyrobie serów, produkcja hydrolizatów kazeiny, stabilizacja mleka w proszku, dojrzewanie serów) rybny (przyspieszanie dojrzewania solonych sledzi, hydroliza odpadów rybnych), mięsny (dojrzewania miesa, poprawa konsystencji i cech organoleptycznych, oddzielanie resztek mięsa od kości) piwowarski (stabilizacja i klarowanie piwa) paszowy (produkcja hydrolizatów z odpadów przem rybnego mięsnego i skórzanego0, piekarniczy (polepszanie pulchności ciasta). Podpuszczkę otrzymujemy met ekstrakcji z trawieńca młodych cieląt. Kroimy go i ekstracjemy roztw chlorku sodu lub wapnia w ph 5,6. filtracaj, obniżamy pH poniżej 5 aby uaktywnić prochymoz. Produkcaj substytutów podpuszczki przy użyciu grzyba Mucor hodowla wgłębna lub A oryzae, lactobacillus, lactococcus. Pepsynę ekstrchujemy roztw kw solnego w pHok2.

IV)) TECHNOLOGIA PRODUKCJI PIWA

SŁÓD otrzymywany z jęczmienia browarnego. Produkcja: moczenie ziarna jęczmienia, kiełkowanie, suszenie. Celem procesu jest wytworzenie i uaktywnienie enzymów ziarna koniecznych do rozkładu  skrobi i białek w czasie zacierania, a co za tym idzie do produkcji piwa. Proces musi być tak prowadzony, aby można było wyprodukować słód o parametrach wymaganych do produkcji danego rodzaju piwa. Wzorcowe parametry słodu do produkcji piwa jasnego Zawartość białka 10,8% Zawartość białka w roztworze (Kolbach) 38-42 % Stopień rozluźnienia 1,2 -1,8 EBC Zawartość ekstraktu > 80 Lepkość < 1,55 mPas Barwa < 3,4 EBC Barwa po gotowaniu < 5,0 EBC Zawartość białka rozpuszczalnego > 650 mg/100 g sm. Kruchość - badana twardościomierzem - części twarde 80 - 85 % 2,0 % Wskaźnik trwałości VZ 45°C (HARTONG) 37-41 Zawartość wody < 5,0 % Wyrównanie < 0,8 %. . Słody dzielimy na jasne (pilzneńskie) i ciemne (monachijskie). Ich barwa  zależy od zastosowanych odpowiednich temperatur suszenia. Słody ciemne mają na ogół niższą siłę amylolityczną. Istnieją również specjalne rodzaje słodów takie jak karmelowe i barwiące stosowane do barwienia piwa i/lub nadania mu specyficznego smaku i zapachu.WODA tylko niewielka jej część jest używana bezpośrednio do produkcji piwa. Zużycie wody w browarze 3.7 do 10.9 hl/hl wyprodukowanego piwa, przy czym większość jej jest zużywana do mycia. Woda zużywana w procesie technologicznym jest zużywana głównie do zacierania słodu. Woda taka powinna się charakteryzować odpowiednimi parametrami z których najważniejszym jest tzw. alkaliczność resztkowa czyli różnica między właściwościami alkalizującymi anionów (głównie HCO3G), a właściwościami zakwaszającymi kationów (głównie Ca2+ i Mg2+). Im wyższa alkaliczność resztkowa tym większy wpływ twardości węglanowej na proces produkcyjny i wyższe pH brzeczki przy zacieraniu. Alkaliczność resztkowa wody do zacierania przy produkcji piw pilzneńskich powinna być niższa niż 5°n (stopni niemieckich → bo prawie wszystkie procesy w produkcji piwa prowadzone są w środowisku kwaśnym, a wysoka alkaliczność resztkowa podwyższa pH zacieru i brzeczki wpływając niekorzystnie na przebieg procesów enzymatycznych w czasie zacierania. zacierania. Alkaliczność resztkową można obniżyć przez obniżenie twardości węglanowej wody (dekarbonizacja), podwyższenie twardości niewęglanowej, neutralizację (dodatek kwasów powodujących przejście twardości węglanowej w niewęglanową).

CHMIEL (Humulus lupus L.) jest rozdzielnopłciową pnąca byliną należącą do rodziny Cannabis rząd Urticales. W browarnictwie stosuje się tylko kwiatostany żeńskie, bowiem zawierają one gorzkie żywice (nadają goryczkę piwu) i olejki chmielowe (substancje eteryczne) dostarczające aromatycznych składników piwa. W browarnictwie coraz rzadziej stosuje się suszone szyszki chmielowe (chmiel naturalny, siarkowany, prasowany w balotach). Obecnie powszechnie stosowane są preparaty chmielowe, skoncentrowane lub nieskoncentrowane proszki i granulaty chmielowe, ekstrakty chmielowe otrzymane przy użyciu alkoholu etylowego lub CO2 a także izomeryzowane ekstrakty chmielowe. Rozróżnia się  dwa rodzaje chmielu: chmiel goryczkowy oraz chmiel aromatyczny. Klasyfikacja opiera się na zawartości i proporcjach między zawartością żywic nadających piwu goryczkę ("- i $-kwasy) oraz olejków eterycznych nadających piwu aromat. Głównymi obszarami produkcji chmielu goryczkowego są Stany Zjednoczone, Niemcy, Australia, Chiny, a chmielu aromatycznego Niemcy, Czechy, USA, Ukraina i Polska. Szyszki chmielowe są bardzo wrażliwe na warunki otoczenia, a szczególnie tlen, wilgoć i temperaturę. Dlatego też zaraz po zbiorze muszą być ostrożnie suszone w temperaturze ok. 60°C do zawartości wilgoci od 8 do 12%, a następnie poddawane są prasowaniu w tzw. w baloty. Jednak nawet w optymalnych warunkach baloty nie mogą być przechowywane zbyt długo bez obniżenia jakości chmielu Przeciętny skład suszonych szyszek chmielowych przedstawia się następująco: 2.0 ÷ 12%"- kwasy - kwasy 1.0÷ 10% olejki chmielowe 0.5 - 1.5% polifenole 2 ÷ 5% białka 15% celuloza 40 ÷ 50% wilgotność 8 ÷ 12% składniki mineralne 10% W celu zwiększenia stabilności chmielu poddaje się go dalszej obróbce w wyniku czego otrzymuje się, w kolejności od najniższej do najwyższej trwałości, chmiel sprasowany w balotach, proszki i granulaty chmielowe (typ 90 i 45) oraz ekstrakty chmielowe.

DROŻDŻE Mikroorganizmy odgrywają pierwszoplanową rolę w produkcji piwa. W Polsce do produkcji piwa stosuje się wyłącznie drożdże, jednak w wielu krajach (m in. Niemcy, Belgia), w produkcji piwa wykorzystane są również bakterie (głownie bakterie mlekowe). O ile celem stosowania drożdży jest wytwarzanie alkoholu, substancji aromatycznych w piwie , oraz obniżenie pH brzeczki; to dodatek bakterii powoduje obniżenie kwasowości brzeczki, a pośrednio wpływa na smak i zapach piwa. W oparciu o różnice morfologiczne, fizjologiczne i technologiczne drożdże piwowarskie zostały podzielone na dwie grupy: Î drożdże fermentacji górnej - Saccharomyces cerevisiae var. cerevisiae I drożdże fermentacji dolnej - Saccharomyces cerevisiae spp. uvarum var. carslbergensis. Drożdże f dolnej są genet dość jednolite, natomiast górnej są bardziej zróżnicowane. Istotne różnice między drożdżami fermentacji dolnej i górnej, w odniesieniu do produkcji piwa, dotyczą tylko cech technologicznych.1.Wielkoć komórki 7-9µm 7-9µm 2) Zdolno¶ć do tworzenia skupień-

nie tylko komórki pączkujące/ tak występuj± zgrupowania komórek3) Fermentacja rafinozy 100%/33.33% 4) Sporulacja 72 h/48 h 5) Tlenowa przemiana materii 40-75% lub większa 6) Cytochromy spektrum 2 pasma elektroforetyczne/4 pasma elektroforetyczne 7) Optymalna temp. Wzrostu 28°C/25°C 8) Temperatura zahamowania wzrostu 0°C/10°C 9) Optymalne warunki działania katalazy 24°C pH 6.2-6.4 /15°C pH 6.5-6.8 10) Fermentacja główna 5-10°C drożdże kłaczkujące, osady drożdżowe, drożdże pyliste 7 dni / 15-25°C drożdże pyliste, wznoszą się do góry, zawiesiny chmielowe i drożdżowe 3 dni nieograniczona liczba szarży brak przemywania drożdży 11) Dofermentowanie w zbiornikach 0°C 4-6 tygodni / głównie w butelkach 8-20°C 2-3 tygodnie. W CZASIE FERMENTACJI DROŻDŻE ZUŻYWAJĄ WĘGLOWODANY w określonej kolejności, najpierw monosacharydy (glukoza, fruktoza, mannoza, galaktoza), potem dwusacharydy (maltoza i sacharoza), a na końcu trójsacharydy (rafinoza, maltotrioza). Wynika to między innymi z wielkości nakładów energetycznych ponoszonych na ich transport do wnętrza komórki drożdży i asymilację. Głównym cukrem zużywanym przez drożdże jest maltoza. Optócz wglowodanów do prawidłowego rozwoju drożdże potrzebują związków azotowych głównie do budowy białka komórkowego. Preferują sole amonowe lecz te, w brzeczce, są obecne w niewielkich ilościach. Dlatego też głównym źródłem związków azotowych są aminokwasy i peptydy niskocząsteczkowe. Około 40 ÷ 45% związków azotowych pobieranych przez drożdże fermentacji dolnej to aminokwasy. Zawartość aminokwasów w brzeczce zależy zarówno od przebiegu procesu zacierania, jak i aktywności proteolitycznej słodu. Uważa się, że brzeczka o zawartości ekstraktu 12°Blg powinna zawierać 1700 ÷1900 mg/dm3 aminokwasów co odpowiada zawartości wolnego azotu "-aminowego 220 ÷ 240 mg/dm3. Aminokwasy obecne w brzeczce są z niej pobierane w grupach przy czym pobór ich następuje w różnym czasie. Jest to związane z fizjologią komórek drożdży. Przemiany aminokwasów związane są z wytwarzaniem wyższych alkoholi aromatycznych i alifatycznych, szczególne znaczenie ma przemiana waliny, która jest „surowcem” przy wytwarzaniu diacetylu. Innymi ważnymi związkami azotowymi niezbędnymi do wzrostu drożdży są zasady azotowe -: puryny i pirymidyny, niezbędne do syntezy kwasów nukleinowych. W brzeczce 12°Blg ich zawartość powinna wynosić 3.50 mg/dm3. Komórki drożdżowe potrzebują również odpowiednich związków mineralnych i jonów niezbędnych do funkcjonowania enzymów. Do najważniejszych należą: potas, sód, wapń, magnez, miedź, żelazo, mangan, cynk, siarczany, fosforany oraz azotany.

DODATKI NIESŁODOWANE W browarnictwie, do produkcji piwa stosuje się również surowce niesłodowane. Są one źródłem węglowodanów, a ich podstawowym składnikiem jest skrobia. Zazwyczaj stanowią one od 15 do 20% dodatek do słodu. Do najpopularniejszych dodatków zaliczamy: ziarna kukurydzy, śrutę, płatki, skrobię i syrop kukurydziany, ryż, jęczmień, sorgo, pszenicę oraz cukier. Ponieważ dodatek surowców niesłodowanych zmienia proporcję pomiędzy C:N (węgiel : azot)  w brzeczce, konieczne jest kontrolowanie tej proporcji przez stosowanie w procesie zacierania odpowiedniego słodu oraz prowadzenie procesu w specjalny sposób. Innymi dodatkami stosowanymi w produkcji piwa są: preparaty enzymatyczne, stabilizujące i materiały filtracyjne.

PRODUKCJA BRZECZKI Proces zacierania słodu w produkcji piwa ma na celu wyprodukowanie brzeczki o określonym składzie i parametrach, która jest surowcem do produkcji piwa, a równocześnie pożywką do wzrostu mikroorganizmów, głównie drożdży. Drożdże są odpowiedzialne  za fizykochemiczne i organoleptyczne cechy produktu gotowego. Etapem wstępnym zacierania jest mielenie słodu

A. Mielenie  słodu Mielenie słodu jest procesem skomplikowanym, przygotowującym słód do procesu zacierania. Zarówno parametry słodu, jak i procesu mielenia zależą w dużym stopniu od rodzaju produkowanego piwa, stosowanej technologii i posiadanego wyposażenia technicznego. Ze względu na stosowaną technologię możemy proces mielenia słodu podzielić na mielenie na sucho i na mokro, a ze względu na stosowane urządzenia na mielenia na śrutownikach dwu-, cztero-, pięcio- i sześciowalcowych oraz młynach młotkowych. Celem mielenia jest z jednej strony ułatwienie rozpuszczenia składników ekstraktywnych słodu w wodzie i pobudzenie działania enzymów oraz stworzenie „materiału” do budowy warstwy filtracyjnej brzeczki w kadzi filtracyjnej. Dlatego też niezbędnym jest takie prowadzenie procesu, które zapewniałoby jak najmniejsze rozdrobnienie łuski, a jednocześnie jak największe rozdrobnienie bielma. Te wymogi w większym stopniu spełnia mielenie na mokro, które dzięki kondycjonowaniu słodu pozwala na zachowanie łuski w stanie prawie nienaruszonym, ułatwia rozdrobnienie bielma i aktywuje enzymy słodu. Mielenie na mokro powoduje 10-20% wzrost objętości łuski, łatwiejsze oddzielenie bielma od łuski, wzrost szybkości filtracji brzeczki a także polepszenie stopnia odfermentowania brzeczki. Młyny młotkowe maja zastosowanie do rozdrabniania słodu w browarach, które stosują nowoczesne filtry zacierne.

B. Zacieranie Zacieranie jest jednym z najważniejszych procesów przy produkcji piwa. W czasie tego procesu składniki słodu przechodzą do brzeczki podlegając jednoczesnej konwersji do form przyswajalnych przez drożdże oraz przydatnych do tworzenia cech fizykochemicznych piwa. Ponieważ główne składniki słodu, skrobia oraz białka są bardzo słabo rozpuszczalne w wodzie, a ponadto ich masy cząsteczkowe i forma uniemożliwia ich wykorzystanie przez drożdże, celem procesu zacierania jest wykorzystanie enzymów rodzimych słodu do hydrolizy i doprowadzenie do form przydatnych w dalszych etapach technologicznych Przy zacieraniu proces degradacji dotyczy: - skrobi, - glukanu, - białek, - innych składników. . Wpływ pH na enzymy słodu nie jest tak wielki jak wpływ temperatury. Ponieważ temperaturowe i kwasowe optima oraz zakresy działania enzymów często na siebie zachodzą proces musi być tak prowadzony, aby uwzględniał te zależności, zachowana musi być również aktywność enzymów słodu. Parametry działania enzymów słodu 1) "-amylaza pH 5.6 ÷ 5.8 72 ÷ 75 > 80, enzym upłynniający 2) -amylaza 5.4 ÷ 5.5 60 ÷ 65 > 70, enzym scukrzający 3)endopeptydazy 4.0 ÷ 4.6 50 ÷ 65, enzym rozkładający białka 4)egzopeptydazy 7.0 ÷ 8.0 40 5)hemicelulozy 5.4 ÷ 5.8 37 ÷ 45, enzym rozkładający ściany komórkowe 6) endo-$-glukanaza 45 ÷ 50 > 80 enzym rozkładajacy ß-glukan. Równocześnie, na skutek hydrolizy kwaśnych związków słodu, a także ukwaszania biologicznego (dodatek bakterii mlekowych) lub kwasów zachodzi ukwaszanie zacieru. Ma to również istotny wpływ na aktywność enzymów. Niezależnie od początkowej kwasowości zacieru, która zależy od składu wody oraz słodu, jak również temperatury początkowej zacierania, proces powinien zakończyć się doprowadzeniem kwasowości czynnej zacieru do pH 5.2 ÷ 5.4 (odpowiada to pH 5.5 ÷ 5.8 w temperaturze 20°C). Kwasowość zacieru ma olbrzymi wpływ na ekstrakcję składników ze słodu, czas trwania procesu, jak również skład brzeczki. Najkrótszy czas scukrzania zacieru zachodzi przy  pH 5.3 ÷ 5.6, najwyższą zawartość ekstraktu uzyskuje się prowadząc proces w pH 5.2 ÷ 5.4 przy zacieraniu infuzyjnym i pH 5.3 ÷ 5.9 przy zacieraniu dekokcyjnym.

Zasadnicza różnica polega na sposobie podgrzewania zacieru. W metodzie infuzyjnej zacier podgrzewa się z określoną szybkością (najczęściej 1°C/min) do temperatury całkowitego scukrzenia tj. 76°C, stosując okresowo przerwy w celu przedłużonego działania enzymów. W metodach dekokcyjnych osiągamy określone technologią temperatury poprzez zagotowanie części zacieru (waru) i zawrócenie go do pozostałej części zacieru. W rezultacie otrzymujemy skokowy wzrost temperatury. W metodzie dekokcyjnej rozróżniamy systemy jedno-, dwu- i trójwarowy. Metoda dekokcyjna jest bardziej przydatna przy stosowaniu w produkcji piwa surowców niesłodowanych Wybór metody zacierania dekokcyjna, czy infuzyjna ma wpływ na jakość brzeczki. W metodzie dekokcyjnej uzyskuje się lepsze skleikowanie skrobi, lepsze odfermentowanie, dzięki temu otrzymuje się piwo o pełniejszym smaku. Podkreślić należy fakt, że postęp w technologii i techniki doprowadził do stanu, gdy stosowana metoda zacierania nie ma praktycznie wpływu na jakość produktu końcowego. Wybór metody zacierania zależy od wyposażenia browaru oraz od tego czy stosuje surowce niesłodowane. Przeciętny skład węglowodanów w typowej brzeczce piwnej jest następujący: maltoza 44%, dekstryny 31%, maltotrioza 11%, glukoza 9%, sacharoza 3% fruktoza 2%. Brzeczka o zawartości ekstraktu 12°Blg powinna zawierać również 170-190 mg aminokwasów w 100 cm3, co odpowiada zawartości wolnego azotu "-aminowego na poziomie 22 ÷ 24 mg/100 cm3 oraz 35 mg zasad azotowych/100 cm3

C. Filtracja brzeczki Filtracja brzeczki polega na oddzieleniu klarownej brzeczki od młóta (wysłodzin) przy zastosowaniu kadzi filtracyjnej lub filtra zaciernego. Ogólna zasada filtracji polega na takim prowadzeniu procesu, który zapobiega obniżeniu temperatury zacieru i brzeczki (powoduje to wzrost lepkości i wydłużenie czasu filtracji) oraz zapobiega natlenieniu brzeczki. Proces filtracji powinien trwać, jak najkrócej. Zacier najczęściej filtruje się w kadziach filtracyjnych, które  należy napełniać w taki sposób, aby utworzyła się naturalna warstwa filtracyjna na spodzie kadzi. Ważną rolę spełnia tu łuska (im mniej uszkodzona w czasie mielenia i zacierania tym łatwiej zachodzi proces filtracji). Warstwa ta przepuszcza klarowną brzeczkę przednią, a zatrzymuje osady. Proces jest przyspieszany przez wytworzenie podciśnienia pod warstwą filtracyjną. Po zakończeniu filtracji brzeczki przedniej następuje tzw. wysładzanie młóta polegające na jego kilkukrotnym płukaniu gorącą wodą, o temperaturze wyższej (o ok. 2 ÷ 4°C) od temperatury brzeczki i o kwasowości zbliżonej do kwasowości brzeczki. Zbyt wysokie pH wody (powyżej 6.5) powoduje wypłukanie związków garbnikowych - niekorzystnie wpływają na smak piwa. Płukanie prowadzi się tak długo (stosując kolejne porcje wody o coraz wyższej temperaturze), aż zawartość ekstraktu w brzeczce wysłodkowej osiągnie wymagany poziom (na ogół 1 ÷ 1.5%). Czas filtracji w kadzi filtracyjnej zależy od wielu czynników, m.in. od konstrukcji samej kadzi i może trwać nawet do6 godzin Znaczne skrócenie czasu filtracji można uzyskać stosując filtr zacierny w którym proces prowadzi się przy zastosowaniu ciśnienia zewnętrznego 0.04 MPa. Cykl i zasady procesu są podobne jak w kadzi zaciernej, jednak dzięki stosowaniu ciśnienia zewnętrznego czas trwania procesu ulega znacznemu skróceniu do 2-3 godzin.

GOTOWANIE BRZECZKI Gotowanie brzeczki z chmielem na celu: ekstrakcję i transformację związków chmielu, sterylizację brzeczki, nadanie brzeczce — piwu odpowiedniego smaku i zapachu, wytrącenie osadów, głównie kompleksów białka z polifenolami, usunięcie niepożądanych składników (m. in. DMS) ustalenie barwy zakwaszenie brzeczki, zagęszczenie brzeczki, inaktywację enzymów. Najistotniejszą częścią procesu jest sposób dodawania związków chmielowych, w odpowiedniej postaci (granulat, ekstrakt) oraz ilości, jako że żywice chmielowe, olejki i polifenole chmielu mają decydujący wpływ na cechy organoleptyczne piwa. Dawkę chmielu ustala się na podstawie aktualnej zawartości izo-związków w chmielu oraz wymaganej zawartości w piwie. Najważniejszymi związkami goryczkowymi chmielu są "-kwasy, które w procesie gotowania, na skutek izomeryzacji, przechodzą w izo-"-kwasy. Im dłuższy czas gotowania i im wyższe pH brzeczki, tym większa ilość "-kwasów przechodzi w formę izo"-kwasów i tym samym większa goryczka piwa. Innymi składnikami chmielu nadającymi piwu określone cechy organoleptyczne są eteryczne olejki chmielowe. Ich ilość maleje w czasie gotowania. Brzeczkę w czasie gotowania zadajemy preparatami goryczkowymi lub chmielem goryczkowym na początku i w połowie czasu trwania procesu, natomiast preparatami lub chmielem aromatycznym, pod koniec procesu gotowania (20 minut przed jego zakończeniem). W warunkach naturalnych gotowanie brzeczki z chmielem trwa około 2 godzin. Proces ten można skrócić stosując gotowanie w podwyższonej temperaturze i podwyższonym ciśnieniu.

ODDZIELANIE OSADÓW GORĄCYCH W czasie gotowania następuje również reakcja białek z garbnikami co powoduje powstanie osadów garbnikowo-białkowych tzw. osadów gorących o średnicy cząstek 30 ÷ 80 um. Osady te oddziela się od gorącej brzeczki stosując wirówki, dekantery lub kadzie z zawirowaniem (whirpool). Zasada ich działania polega na wykorzystaniu siły odśrodkowej lub grawitacji do rozdziału substancji różniących się masą właściwą. Ujemnym efektem stosowania tych urządzeń jest natlenienie gorącej brzeczki w czasie procesu.

CHŁODZENIEProces chłodzenia brzeczki ma na celu doprowadzenie jej do temperatury, w której można dodać do niej drożdże (temperatura nastawu) i rozpocznie się proces fermentacji. Jednocześnie proces chłodzenia powinien doprowadzić do wydzielenia osadów zimnych oraz ułatwić napowietrzenie brzeczki. Chłodzenie brzeczki do temperatury rzędu kilku do kilkunastu stopni Celsjusza ( w zależności od stosowanych drożdży) prowadzi się w wymiennikach płytowych Schłodzoną brzeczkę natlenia się do zawartości 6 ÷ 8 mg O2/dm3. Tlen jest niezbędny w pierwszym okresie po zadaniu brzeczki drożdżami - przyrost masy drożdży. Ilość wprowadzonego do brzeczki sterylnego powietrza (tlenu) zależy od rasy, dawki, rodzaju piwa oraz składu brzeczki. Natlenianie najczęściej odbywa się w przepływie, przy użyciu sprężonego sterylnego powietrza, za pomocą specjalnych urządzeń (eżektor lub porowata świeca umieszczona w przewodzie, przez który przepływa schłodzona brzeczka). A. Usuwanie osadów zimnych Oprócz usunięcia osadów gorących należy również usunąć osady zimne (bardzo drobne cząsteczki - rozpuszczalne po podgrzaniu brzeczki, które oblepiają komórki drożdżowe i utrudnia wymianę materii. Można je usunąć stosując bardzo drobne pęcherzyki powietrza (flotacja), które unoszą na powierzchnię cząstki osadu. Zadawalające wyniki uzyskuje się po przepuszczeniu ok. 30-40 hl powietrza/hl brzeczki chmielonej B. Zadawanie drożdżami Do szczepienia brzeczki chmielonej, w browarach stosuje się wybrany odpowiedni szczep drożdży, który „zaadoptował” się w warunkach browaru. Drożdże nastawne przygotowuje się w dziale propagacji drożdży z czystej kultury, pochodzącej z wybranej przez browar, Kolekcji Czystych Kultur Drobnoustrojów. W browarach wykorzystuje się jednak przede wszystkim drożdże pochodzące z wcześniejszych rzutów produkcyjnych (szarż). Drożdże zebrane ze zbirników fermentacyjnych wymagają jednak odpowiedniego przygotowania i traktowania (pielęgnacja drożdży), które obejmuje: dekarbonizację (usunięcie CO2); przemywanie; przesiewanie; napowietrzanie; homogenizację; przechowywanie. Do drożdży przechowywanych przez dłuższy czas w odpowiednich warunkach, przed zadaniem dodaje się brzeczkę, aby zwiększyć ich aktywność fermentacyjną i szybkość wzrostu. Pzygotowanie do szczepienia drożdżami obejmuje: napowietrzanie mieszanie w celu ujednolicenia (uzyskania homogenności) Zadawanie drożdży może być wykonane tradycyjnie - ręcznie lub za pomocą pomp. Ilość dodawanych drożdży zależy od szczepu drożdży i asortymentu produkowanego piwa, może być kontrolowana wagowo lub przez pomiar zmętnienia

C. FERMENTACJAFermentacja jest najważniejszym procesem polegającym na konwersji cukrów zawartych w brzeczce do etanolu i dwutlenku węgla przez drożdże. Przemianę tą można przedstawić w formie rónania Gay-Lussac'a: C_6H_12O_6 ~` 6  ~2C_2H_5OH ~`+~ 2CO_2`` +``) G gdzie )G oznacza wolną entalpię, która wynosi  & 230 kJ. Fermentacja jest procesem egzotermicznym - a wydzielona energia może być „magazynowana” przez drożdże w formie adenozynotrójfosforanu i uwalniana w postaci ciepła Oprócz dwutlenku węgla i alkoholu w wyniku przemian biochemicznych powstają produkty uboczne (kwasy, estry, wyższe alkohole itp.), które w odpowiednich warunkach nadają piwu właściwy smak i zapach. W pierwszym etapie po dodaniu drożdży następuje ich szybkie rozmnażanie (do momentu wyczerpania rozpuszczonego w brzeczce tlenu),a  zafermentowanie i fermentacja burzliwa. FERMENTACJA KLASYCZNA W KADZIACH OTWARTYCH W klasycznej fermentacji burzliwej (w kadziach otwartych), z wykorzystaniem drożdży dolnej fermentacji  rozróżnia się cztery etapy: 1. Zaszczepienie - charakteryzuje się szybkim przyrostem biomasy drożdży (liczba komórek zwiększa się 3-4 krotnie) do momentu wyczerpania rozpuszczonego w brzeczce tlenu. 2. Fazę krążków niskich - na powierzchni brzeczki pojawia się biała piana, która stopniowo gęstnieje. Z czasem zmienia się również jej kolor - na brunatny - spowodowane to jest wytrącaniem się żywic chmielowych oraz substancji garbnikowo-białkowych. 2. Fazę krążków wysokich - charakteryzuje się wysok± pian±. Proces fermentacji osiąga maksimum. Wytrącone substancje (żywice chmielowe) pokrywają całą powierzchnię piany - intensywny brunatny kolor. 3. Fazę opadania kr±żków - końcowy etap fermentacji, piana zanika, drożdże opadaj± na dno, a młode piwo klaruje się. W celu przyspieszenia opadania drożdży należy obniżyć temperaturę w kadziach. Pod koniec fermentacji powierzchnię brzeczki pokrywa cienka warstwa opadłej piany jest to powłoka pofermentacyjna, którą należy usuwać. Klasyczną fermentację burzliwą prowadzi  się w temperaturze 6 ÷ 8.5°C , zaś za orientacyjny czas fermentacji przyjmuje się taką ilość dni, ile procent ekstraktu zawiera brzeczka podstawowa. Podczas procesu fermentacji zachodzi wiele przemian biochemicznych i fizykochemicznych. Dla przykładu, na rysunkach przedstawiono zmiany podstawowych parametrów charakteryzujące przebieg fermentacji górnej i dolnej)FERMENTACJA PIWA W TANKOFERMENTORACH (CKT) Postęp technologiczny oraz zwiększenie produkcji w browarach spowodowały odejście od klasycznej fermentacji w otwartych kadziach fermentacyjnych (o poj. ok 200 ÷ 300 hl). Obecnie, większość browarów wyposażona jest w tankofermentory - pionowe zbiorniki cylindryczno-stożkowe (unitanki) o pojemności 2000 hl i więcej. W tych samych zbiornikach prowadzi się proces fermentacji i leżakowania piwa. Zastosowanie zbiorników cylindryczno-stożkowych (CKT) zmusiło technologów do znacznej modyfikacji procesu fermentacji. Przede wszystkim do fermentacji stosuje się wyselekcjonowane drożdże kłaczkujące dolnej fermentacji, które dobrze znoszą warunki panujące w CK-tankach (ciśnienie do 1 bara, intensywne mieszanie). Proces fermentacji głównej można prowadzić w sposób tradycyjny w temperaturze 8 ÷ 9°C (czas fermentacji 7 dni) lub zmodyfikowany, w temperaturze wyższej 12 ÷ 16°C (4 ÷ 5 dni). Taki sposób prowadzenia fermentacji powoduje zwiększenie wytwarzania dwuacetylu i alkoholi wyższych oraz częste występowanie posmaku drożdżowego. Po zakończeniu fermentacji głównej należy usunąć nadmiar drożdży, które osadziły się w stożkowej części zbiornika. Osadzanie drożdży przyspiesza się dzięki intensywnemu ochładzaniu dolnej partii unitanku. Młode piwo, po fermentacji zawiera jeszcze około 4 ÷6 mln komórek drożdży, poddaje się procesowi dojrzewania. W czasie dojrzewania podnosi się temperaturę w celu redukcji zawartości dwuacetylu ( od 8.5 do 20°C) przez 2 ÷ 3 dni, a następnie usuwa się drożdże ze stożkowej części zbiornika i piwo schładza się do temperatury poniżej 0°C (od -0.5 do -1°C), w której leżakuje 4 ÷ 7 dni. Oprócz usuwania drożdży, bardzo ważne jest stosowanie CO2. Dwutlenek węgla jest potrzebny do karbonizacji, a w końcowej fazie fermentacji głównej stosuje się przemywaniepiwa przy pomocy CO2 w celu obniżenia zawartości niepożądanych produktów ubocznych.

DOJRZEWANIE PIWA (LEŻAKOWANIE) Piwo młode po procesie fermentacji głównej przetacza się do hermetycznych zbiorników leżakowych, w których prowadzi się  proces dojrzewania piwa - fermentacja wtórna. Piwo to zawiera jeszcze od 4 do 6 mln komórek w 1 cm3, zapewnia to prawidłowy przebieg procesu W czasie leżakowania zachodzą m. in. następujące zjawiska nasycenie piwa dwutlenkiem węgla (do co najmniej 0.4% wag.); sklarowanie piwa, uzyskanie właściwego stopnia odfermentowania, wytworzenie właściwego bukietu smakowo-zapachowego. Proces leżakowania powinien przebiegać w temperaturze od -1 do +1°C, przy nadciśnieniu powyżej 0.03 MPa. Schłodzenie piwa do tak niskiej temperatury powoduje wytrącenie substancji białkowo-garbnikowych, które są adsorbowane przez komórki drożdży. Wydzielający się CO2 powoduje przemywanie piwa - usuwanie związków lotnych tworzących zapach młodego piwa. Proces leżakowania - w zależności od rodzaju piwa - trwa od 4 do 6 tygodni (technologia klasyczna) oraz 2 - 3 tygodnie w unitankach Parametry kontrolowane podczas fermentacji wtórnej to: temperatura; zawartość ekstraktu; zawartość CO2; zmiana pH; zawartość dwuacetylu - szczególnie przy stosowaniu przyspieszonych metod fermentacji; ilość osadów drożdżowych (max. 0,7 l/hl zawartości tanku);

FILTRACJA, KARBONIZACJA, ROZLEW

Filtracja piwa ma na celu jego stabilizację poprzez usunięcie zawiesin, komórek drożdży oraz nadanie mu odpowiedniej klarowności i połysku. Powszechnie stosuje się filtrację przez ziemię okrzemkową na różnego rodzaju filtrach (płytowych, ramowo-płytowych, świecowych, horyzontalnych-sitowych). Po filtracji piwo trafia do zbiorników pośredniczących (BBT) w których przetrzymywane jest do momentu skierowania na linię rozlewniczą. Przed napełnieniem butelek, w piwie zwiększa  się zawartość CO2 do zawartości ok. 0.5% w urządzeniach zwanych karbonizatorami. Ostatnim etapem produkcji piwa jest jego rozlew do butelek, puszek lub kegów. Odbywa się to w odpowiedni sposób, zapewniający niską temperaturę i wysokie nadciśnienie -zapobiegające wydzielaniu się dwutlenku węgla.SŁÓD - podkiełkowane ziarna jęczmienia do określonego stadium i wysuszone, zawiera  skrobię, związki białkowe, tłuszczowe, dekstryny i cukry oraz substancje m.in. enzymy amylolityczne, proteolityczne i cytolityczne - jest podstawowym surowcem do produkcji piwa. SŁODOWANIE - jest to proces przetwarzania ziarna zbóż, głównie jęczmienia w słód. Polega na wywołaniu kiełkowania ziarna po namoczeniu do określonego poziomu wilgotności, a następnie kierowanie procesami fizjologicznymi, w wyniku których powstaje kompleks enzymów (amylo,  proteo, celulo i in.), zmianie ulegnie struktura ziarna oraz powstają odpowiednie cechy aromatyczne. Stan ten utrwala się poprzez wysuszenie. jęczmień→ czyszczenie i sortowanie → Magazynowanie →moczenie →kiełkowanie →suszenie →oddzielenie korzonków →magazyowanie W celu usunięcia zanieczyszczeń ferromagnetycznych ziarna jęczmienia przepuszcza się przez aparat magnetyczny wyposażony w magnes stały lub elektromagnes. Do czyszczenia ziarna służą: a) wialnie - za pomocą odpowiednio skierowanego strumienia powietrza oddzielają lekkie zanieczyszczenia, grubsze zaś oddziela się na sitach b) tryjery - rozdzielają ziarna według długości, na tryjerze oddziela się dłuższe ziarna np. owsa, krótsze okrągłe nasiona (wyka, kąkol,) oraz połówki ziarn. c) sita - .płaskie lub cylindryczne (separatory) służą do segregowania oczyszczonego jęczmienia według grubości. Sita zaopatrzone są podłużne szczeliny różnej szerokości (wg norm 2.2; 2.5; 2.8 mm) CELEM MOCZENIA jest doprowadzenie do ziarna odpowiedniej ilości wody, która spowoduje rozwój kiełka liścieniowego i korzonka oraz zapoczątkuje wzmożoną aktywność enzymów i przemian biochemicznych. Wzrost aktywności uwidacznia się po zwiększeniu zawartości wody w jęczmieniu powyżej 30% i przy dostępie powietrza. W czasie moczenia zachodzą następujące zjawiska: 1) woda dyfunduje do wnętrza ziarna, a rozpuszczalne proste związki odżywcze z części przyzarodkowej przedostają się do zarodka; 2) następuje pęcznienie niektórych składników (białka, skrobia, celulozy), objętość ziaren zwiększa się o ok. 45% 3) zmienia się barwa ziarna - ze słomkowej na brązową; 4) następuje wyługowanie z łuski substancji goryczkowych, garbnikowych, polifenoli, barwników i innych, które utrudniają wchłanianie wody,; 5) pod koniec moczenia zaczynają wyrastać z ziarna na zewnątrz korzonki (tzw. oczkowanie ziarna). Moczenie ziarna jęczmienia prowadzi się do momentu uzyskania 43÷46% wody w ziarnie. Stopień namoczenia ziarna kierowanego do kiełkowania zależy od: a) rodzaju produkowanego słodu ( słód jasny lub monachijski), słód monachijski - stopień namoczenia 1-2% wyższy niż przy słodzie jasnym; b) właściwości przerobowych jęczmienia (wrażliwość na wodę, zawartość białka itp.); c) warunków technicznych i założonego czasu kiełkowania (możliwość utrzymania stałego, poziomu zawartości wody w kiełkującym ziarnie); Generalną zasadą moczenia jest zapewnienie wszystkim ziarnom jednakowych warunków wchłaniania wody, zbliżonych do naturalnych - występujących w glebie. Ziarno zaczyna kiełkować już przy wilgotności 30% i optymalnym dostępie powietrza.Szybkość wchłaniania wody zależy od wielu czynników, takich jak: czas moczenia; temperatura wody; grubość ziarn; zawartość białka; ilość tlenu; stopień uszkodzenia ziarn. Zasadniczą rolę w moczeniu jęczmienia odgrywa tlen. Wraz ze wzrostem zawartości wody w ziarnie wzrasta intensywność oddychania. Zawarty w wodzie do moczenia tlen zostaje w krótkim czasie  zużyty (30-40 godzin). Brak dostępu tlenu powoduje oddychanie śródcząsteczkowe - tworzą się niepożądane związki takie jak kwasy, alkohole, estry, nadające nieprzyjemny zapach. Część ziarn ulega przemoczeniu i spontanicznemu rozwojowi liścienia - tworzą się tzw. huzary.SPOSOBY MOCZENIA A Moczenie powietrzno-wodne: polega na przemiennym przetrzymywaniu ziarna pod wodą i bez wody. Wodę zmienia się najczęściej 2-3 razy na dobę, a ziarno przetrzymuje na przemian 3 godziny pod wodą i 6 godzin bez wody. Podczas moczenia powietrznego intensywność wchłaniania wody przez ziarno jest większa niż podczas przetrzymywania ziarna cały czas pod wodą. Podczas przetrzymywania ziarna pod wodą wskazane jest intensywne „wietrzenie” B Stały przepływ napowietrzonej wody - pozwala na ciągłe usuwanie dwutlenku węgla, zanieczyszczeń i substancji wyługowanych z łuski. wadą jest duże zużycie wody. C Moczenie przez zraszanie - stosowane po dokładnym wymyciu ziarn i wstępnym moczeniu powietrzno-wodnym. W ostatnim okresie moczenia następuje zraszanie ziarna wodą ze stałym odprowadzaniem CO2 i wyługowanych substancji. moczenie prowadzi się specjalnych  urządzeniach Warunki prawidłowego kiełkowania ziarna jęczmienia to: 1)odpowiednia temperatura -powinna wzrastać równomiernie, od pierwszego do ostatniego dnia kiełkowania - nie więcej niż 1°C na dobę. Maksymalna temperatura powinna być utrzymana na jednakowym poziomie w każdej partii tego samego jęczmienia (np. na słód jasny - 18°C, a na słód monachijski 21°C). Gwarantuje to utrzymanie stałego poziomu jakości słodu; 2) stopień namoczenia - wilgotność ziarna również powinna być utrzymywana na stałym poziomie przez cały okres kiełkowania, dla jęczmienia na słód jasny - 43÷44%, na słód monachijski - 45÷46%; 3)obecność tlenu - zależy od częstotliwości i intensywności przewietrzania ziarna. Regulacja dopływu powietrza powoduje odpowiednie odprowadzanie dwutlenku węgla. W początkowej fazie kiełkowania musi być natlenianie powinno być większe, W ostatnich dwóch dniach kiełkowania dopuszcza się większą zawartość CO2 w powietrzu - spowalnia to procesy oddychania i zmniejsza straty suchej masy.

Proces powstawania enzymów w kiełkującym ziarnie jęczmienia można przedstawić w następujący sposób: zarodek wytwarza kwas giberylinowy i substancje giberylinopodobne, które pobudzają syntezę hemicelulaz, enzymów amylolitycznych i proteolitycznych; w pierwszej kolejności powstaje endo-glukanaza, a następnie "-amylaza i proteinaza, jednocześnie tworzy się fosfataza. w endospermie tioalkohole aktywują-amylazę - występującą w bielmie w stanie nieczynnym. URZĄDZENIA DO KIEŁKOWANIA JĘCZMIENIAA. Słodownie klepiskowe - ze względu na małą wydajność, dużą pracochłonność i brak możliwości mechanizacji oraz automatyzacji uległy likwidacji. W słodowniach tych z namoczonego jęczmienia formowano pryzmy na klepisku, o grubości ok 30 cm, a pod koniec kiełkowania 15÷20 cm. Regulacji temperatury i przewietrzania dokonywano ręcznie, przewracając drewnianą łopatą lub specjalnym pługiem napędzanym elektrycznie i obsługiwanym ręcznie. Wilgoć ziaren uzupełniano spryskując grzędę wodą. Pomieszczenie wentylowano przez otwieranie lub zamykanie kanałów wentylacyjnych znajdujących się w ścianach słodowni. B. Słodownie skrzyniowe - namoczone ziarno układa się w skrzyniach wykonanych ze zbrojonego betonu na metalowym sicie umieszczonym w odległości 40-60 cm od dna konstrukcji. Grubość warstwy ziarna -1 m, zasyp na 1m2 skrzyni wynosi ok. 600 kg. Przestrzeń pod sitem służy do przepływu klimatyzowanego powietrza oraz do zbierania się CO2 wydzielanego przez ziarno. Przewietrzanie ziarna może odbywać się od dołu jak i od góry, w zależności od potrzeby. Do zmiany kierunku przepływu służą odpowiednie przepustnice. Zasyp namoczonego jęczmienia, przewracanie ziarn na sicie  i odbiór mokrego słodu odbywa się mechanicznie. Najbardziej rozpowszechnionymi konstrukcjami są  skrzynie Saladina, w których mieszanie słodu wykonują pionowe przetrząsacze ślimakowe zamocowane na specjalnym wózku. Liczba skrzyń Saladina w słodowni wynosi przeważnie tyle ile trwa proces kiełkowania tzn. osiem. C. Słodownie typu Nordon - wykorzystujący system kiełkowania i suszenia w tej samej skrzyni tzw. skrzynio-suszarni. Regulacja parametrów kiełkowania jęczmienia i suszenia słodu sterowana jest programem komputerowym. Liczba skrzynio-suszarni w słodowni jest równa liczbie dni trwania kiełkowania i suszenia. D. Słodownie bębnowe - stalowe cylindry ułożone na czterech rolkach wprawiających cylinder w ruch obrotowy. Do środka urządzenia załadowuje się namoczony jęczmień (ok. 20 ton) a ruch bębna powoduje mieszanie ziarna.Dopływ klimatyzowanego powietrza następuje przez kanały sitowe umieszczone na obwodzie bębna, odprowadzenie - rurą sitową umieszczoną w środku urządzenia. SUSZENIE Celem procesu suszenia słodu jest utrwalenie tego produktu i nadanie mu charakterystycznego zapachu i smaku. Proces ten możemy podzielić na dwie fazy: 1) fazę suszenia wstępnego (więdnięcia), 2) fazę prażenia (dosuszanie).

Faza suszenia wstępnego - obejmuje okres spadku zawartości wody w suszonym słodzie do poniżej 10%, zaś temperatura nie powinna przekroczyć 45÷50°C. W fazie tej zachodzi w dalszym ciągu proces rozwoju korzonka, oddychania i rozluźnienia enzymatycznego. Intensywność oddychania i rozwoju korzonka maleje wraz ze wzrostem temperatury i spadkiem wilgotności. W temp. 40-45°C i wilgotności poniżej 20% funkcje życiowe zarodka wyraźnie zanikają. Powstające w tej fazie z enzymatycznego rozkładu cukrów złożonych cukry proste oraz z rozkładu peptydów aminokwasy powodują zmianę barwy słodu. Cukry proste z aminokwasami w wyższych temperaturach tworzą związki barwne - melanoidy. Regulując dopływem świeżego powietrza do suszonego słodu można w pewnym zakresie regulować powstawaniem cukrów prostych i aminokwasów, a tym samym wpływać na zmianę barwy słodu. W tej fazie suszenia należy zwracać szczególną uwagę na łagodny i równomierny wzrost temperatury słodu, który powinien być odpowiedni do spadku zawartości wody w słodzie. Pod koniec fazy suszenia występuje ograniczenie i zanik funkcji życiowych zarodka oraz ograniczenie przemian enzymatycznych. Faza prażenia - dosuszanie. Obejmuje okres spadku wilgotności od 10% do około 4% tj. końcowej zawartości wody w słodzie. Temperatura w tej fazie wzrasta do temperatury maksymalnej, a jej wartość zależy od gatunku produkowanego słodu (słód jasny lub monachijski W fazie prażenia zachodzą następujące zjawiska: 1) Zanikają prawie zupełnie funkcje życiowe zarodka. Miarą prawidłowego przebiegu suszenia słodu jasnego jest jego wysoka siła enzymatyczna przy prawie zerowej liczbie ziarn zdolnych do kiełkowania. 2) Przemiany enzymatyczne pod koniec fazy prażenia ulegają całkowitemu ograniczeniu. Część enzymów ulega większej lub mniejszej inaktywacji, a w szczególności -amylaza, endopeptydazy, i -glukanazy (nawet do 60%) 3) Tworzą się związki barwne - melanoidy - wpływające na barwę, aromat i smak sodu. Jako przykład podano zestawienie wymagań technologicznych występujących przy produkcji słodu jasnego i ciemnego - monachijskiego.

ODKIEŁKOWYWANIE Odkiełkowywanie jest procesem niezbędnym ponieważ kiełki zawierają duże ilości białka, łatwo wchłaniają wodę posiadają gorzki smak oraz wpływają negatywnie na barwę piwa. Oddzielenie kiełków musi być dokładne ponieważ w przeciwnym przypadku smak piwa ulegnie pogorszeniu. Kiełki usuwa  się gdy słód jest jeszcze gorący. Odkiełkowanie przeprowadza się w urządzeniu zwanym odkiełkownicą, składającą się z sitowego cylindra oraz spiralnie ustawionych łopatek. Obracające się łopatki powodują wzajemne ocieranie się ziarn i przesuwanie do wzdłuż cylindra w stronę wylotu. Odłamane kiełki przechodzą przez otwory sita i spadają do specjalnego leja, skąd podajnikiem ślimakowym są transportowane do odpowiedniego zasobnika. W czasie odkiełkowywania należy kontrolować dokładność oddzielania kiełków i stopień uszkadzania ziarna, szczególnie w przypadku gdy przerabiany jest bardzo dobrze rozluźniony słód. Należy również pamiętać o dokładnym usuwaniu pyłów powstających w czasie odkiełkowywania, dlatego też przed warzeniem słód poddawany jest jeszcze ostatecznemu oczyszczaniu tzw. polerowaniu Straty suchej masy słodu w czasie odkiełkowywania wynoszą ok 4%.

MAGAZYNOWANIE Magazynuje się słód odkiełkowany, oczyszczony i ochłodzony. Wilgotność słodu nie powinna przekraczać 5%. Magazynowanie słodu jest konieczne ze względów technologicznych, ponieważ do zacierania należy stosować słód po 4÷6 tygodniach dojrzewania. Zastosowanie świeżego słodu może powodować trudności w czasie filtrowania brzeczki, ponieważ w czasie mielenia słodu powstaje zbyt dużo mąki i drobnej śruty, ponadto brzeczka „źle” się  fermentuje, piwo zaś trudno klaruje, a trwałość produktu ulega skróceniu.

.Słód karmelowy Otrzymuje się go z mokrego słodu jęczmiennego poddanego prażeniu w temp. 150÷180°C aż do uzyskania odpowiedniej, pożądanej barwy. Prażenie odbywa się w specjalnych obrotowych suszarniach walcowych ogrzewanych pośrednio spalinami gazu lub koksu. Słód karmelowy można również otrzymać ze słodu dosuszonego, który ponownie się nawilża i podgrzewa do temperatury 70°C. W tych warunkach następuje częściowa enzymatyczna hydroliza skrobi i substancji białkowych. Następnie słód poddaje się prażeniu w temp. 150÷180°C - tak jak słód mokry. Słód karmelowy stosuje się do produkcji piwa ciemnego, w ilości od 3 do 5%. Słód barwiący Słód barwiący otrzymuje się przez prażenie słodu jęczmiennego lub słodu mokrego w temp. 200 ÷ 220°C, przy czym gotowy słód przed prażeniem należy poddać moczeniu przez kilkanaście godzin. Słód barwiący stosuje się jako dodatek przy produkcji piw ciemnych w ilości 1 ÷ 2%. Słód diastatyczny Stosowany jest do produkcji ekstraktu słodowego dla potrzeb piekarnictwa.Technologia Generalnie technologia produkcji słodu diastatycznego nie różni się od technologii słodu jasnego typu pilzneńskiego. Słód diastatyczny powinien być produkowany z jęczmienia jarego dwurzędowego, zawierającego zwiększoną ilość białka- ok 14%. Moczenie ziarn prowadzi się do zawartości wody 44÷46%, proces kiełkowania trwa 7 ÷ 8 dni w temperaturze 12 ÷ 18°C. Proces suszenia należy prowadzić bardzo delikatnie do maksymalnej temperatury 70°C.

WYMAGANIA JAKOŚCIOWE dla słodów są zróżnicowane, zmieniają się najczęściej w zależności od zapotrzebowania odbiorcy. Poniżej podano ważniejsze parametry słodu zgodnie z zaleceniami MEBAK

1) Wilgotność W celu zapewnienia odpowiedniej  trwałości  słodom  zalecana jest dopuszczalna wilgotność w granicach 4.0 ÷ 5.0%. Zbyt niska wilgotność słodu zwiększa się udział ziarn połamanych oraz pyłów. 2) Rozluźnienie słodu Pod tym pojęciem rozumie się różnicę w ekstrakcie z przemiału na mąkę i ekstraktu uzyskanego w brzeczce sporządzonej ze śruty (przemiał laboratoryjny). Różnica powinna mieścić się w granicach od 1.2 do 1.8%. 3) Zawartość ekstraktu w mące - ekstraktywność Wyraża się % suchej masy słodu. W celu oznaczenia ekstraktywności, niezbędne jest zmielenie próbki laboratoryjnej słodu na mąkę w standaryzowanym młynku (młynek tarczowy DLFU - firmy Bühler), a następnie sporządzenie tzw. brzeczki kongresowej. Dla słodów jasnych ekstraktywność wynosi os 79 do 82% i 75 - 78% dla słodów ciemnych. Im wyższy ekstrakt tym lepszy słód 4) Aktywność enzymatyczna w słodzie - siła diastatyczna wg. Kolbacha (WK) Wielkość ta wyraża aktywność enzymatyczną -amylazy i jest podawana w jednostkach Windisch-Kolbach'a. Słody jasne - powyżej 240 WK ( w przypadku słodu z jęczmienia ozimego , powyżej 350 WK). Słody ciemne od 150 do 180 WK.\ 5) Barwa brzeczki po gotowaniu Na podstawie tego parametru można określić końcową barwę piwa. Maksymalna wartość dla słodów jasnych wynosi 7 EBC 6) Kwasowość czynna - pH brzeczki kongresowej Wartość standardowa - pH od 5.6 do 5.9 7) Lepkość brzeczki kongresowej Parametr ten charakteryzuje stopień modyfikacji słodu. Norma lepkość brzeczki wynosi od 1.51 do 1.63 mPa×s. Wyższe wartości świadczą o niedostatecznym rozkładzie ścian komórkowych, co może powodować trudności w czasie filtracji brzeczki i piwa 8) Ogólna zawartość białka w słodzie Zawartość ta waha się od 10.0 do 10.8%, dopuszczalne są wartości od 9.5 do 11.5%. Wartości te są mniejsze od zawartości białka w jęczmieniu przed słodowaniem o ok. 0.5%. 9) Zawartość azotu rozpuszczalnego Jest to ilość azotu, która przechodzi do roztworu w czasie sporządzania brzeczki kongresowej.Za normatywną wartość uznaje się 0.55 ÷ 0.75% suchej substancji ekstraktu w brzeczce kongresowej 10) Zawartość azotu formolowego Wartość ta określa zawartość niskocząsteczkowych frakcji białkowych w słodzie.
Waha się od180 ÷ 22 mg/100g suchej masy słodu.
11) Zawartość wolnego azotu aminowego (FAN) Oznaczenie to wskazuje na ilość wolnego azotu aminokwasowego, która może być dostępna dla drożdży w trakcie fermentacji. Wartości FAN 120 ÷ 160 mg/100 g suchej masy słodu. 12) Liczba Kolbach Jest wskaźnikiem modyfikacji proteolitycznej słodu. Oznacza procent przechodzenia substancji azotowych ze słodu do brzeczki kongresowej. Wartości LK mieszczą się w przedziale 38 ÷ 42 dla słodu z jęczmienia jarego i 38 ÷ 45 dla słodu z jęczmienia ozimego. 13) Liczba Hartonga VZ 45°C Charakteryzuje aktywność enzymów proteolitycznych i cytolitycznych. Jest ściśle związany z zawartością FAN. Wartości Liczby Hartonga waha się od 33 do 39% 14) Zawartość DMS (siarczek dimetylu) w słodzi Zawartość tej substancji w słodzie nie powinna przekraczać 0.45 mg/kg słodu.



Wyszukiwarka