Ćwiczenie

Temat: Oznaczanie wybranych cech jakościowych piwa

Piwo jest napojem niskoalkoholowym o charakterystycznym, gorzkawym, przyjemnym,

orzeźwiającym smaku, specyficznym zapachu i pianie pojawiającej się po przelaniu do

naczynia. Piwo ma pewną wartość odżywczą, o której decydują składniki ekstraktu, takie

jak związki azotowe i cukrowe, a także obecność witamin z grupy B syntetyzowanych

przez drożdże piwowarskie. Piwo spożywane w umiarkowanych ilościach pobudza apetyt i

przyspiesza trawienie, jest więc dobrym aperitifem, przyspiesza także diurezę. Piwo

otrzymuje się przez fermentację alkoholową brzeczki piwnej pod wpływem enzymów

drożdży piwowarskich dolnej lub górnej fermentacji. Brzeczkę sporządza się głównie ze

słodu browarniczego, z chmielu oraz wody, bez dodatków lub z dodatkami surowców

niesłodowanych, takich jak: jęczmień, pszenica, ryż, kukurydza, cukier, syrop skrobiowy

oraz dozwolonych substancji dodatkowych, takich jak preparaty enzymatyczne i

stabilizujące, karmel spożywczy, ekstrakty, kwasy (np. kwas L-askorbinowy stosowany jako

substancja antyoksydacyjna). Łączna ilość dodawanych surowców niesłodowanych nie może

stanowić więcej niż 45% słodu we wsadzie surowcowym.

Podział piw na grupy może być wieloraki. Ze względu na barwę dzieli się je na jasne i

ciemne- o barwie odpowiednio do oraz powyżej 25 jednostek w skali EBC (European

Brewery Corporation). Kolor piwa uwarunkowany jest głównie sposobem suszenia słodu -

słód suszony w wyższych temperaturach daje piwa o zabarwieniu ciemniejszym. Ze

względu na zawartość ekstraktu brzeczki podstawowej (wyrażanej w skali Ballinga -°Blg.)

i związana z tym zawartość alkoholu etylowego oraz kwasowość ogólna (liczba ml 1-

molowego NaOH/100 ml piwa) piwa dzieli się na:

· lekkie-5-10°Blg., 1,6-4,7% obj., kwasowość ogólna 2,3-2,5,

· pełne- 10,l-15°Blg., 3,3-7% obj., kwasowości od 2,5 do 3,5-4,

· mocne- 15,l-22°Blg. i 5,3-9,5% obj., kwasowość od4 do 5-6.

Zależnie od rodzaju stosowanych drożdży i warunków fermentacji stosuje

się podział na piwa dolnej fermentacji (nazywane lager) i górnej fermentacji (np. ale i stout).

Piwo o zawartości alkoholu etylowego poniżej 1,2% obj. określa się jako tzw. piwo

bezalkoholowe.

Do najważniejszych typów piwa należą:

· piwa pilzneńskie (Pilzner, Pils) - to wytrawne piwa fermentacji dolnej, czyli rodzaju

lager, o przeciętnej mocy i zawartości ekstraktu brzeczki podstawowej ok. 12°Blg., są

to piwa jasne (otrzymane ze słodu jasnego), o złocistej barwie, silnie pieniące i mocno

chmielone, piwa tego rodzaju stanowią większość z produkowanych w Polsce,

· piwa monachijskie (bawarskie, Miinchner) - to ciemnobrązowe piwa rodzaju lager,

otrzymane ze słodu ciemnego, lekko chmielone, o aromacie pochodzącym głównie ze

słodu, o gęstej, trwałej pianie i słodkawym, słodowym smaku,

· piwa wiedeńskie (Vienna, Marzen) - to piwa z rodzaju lager o cechach pośrednich

między dwoma poprzednimi, cechujące się bursztynowo-czerwonym kolorem,

· piwa angielskie - to piwa otrzymywane metodą górnej fermentacji, dzieli się je na dwa

rodzaje - ale i stout, ale to piwa przeważnie jasne, o różnym smaku i mocy, stout to

mocne ciemne, prawie czarne piwa otrzymywane z intensywnie palonego słodu,

wytrawne lub słodkie.

Po zakończeniu fermentacji, nazywanej fermentacją burzliwą lub główną, otrzymuje się

tzw. piwo młode, które jest przekazywane do leżakownia. Jest to dział produkcyjny, w którym

znajdują się tanki leżakowe. W tej fazie „młode piwo” podlega leżakowaniu. W przypadku

piw otrzymanych przy zastosowaniu górnej fermentacji, okres leżakowania wynosi tydzień,

natomiast w przypadku dolnej fermentacji, okres ten może wynosić nawet kilkanaście

tygodni. Celem leżakowania jest przede wszystkim rozłożenie diacetylu, który powstał jako

produkt uboczny fermentacji. oraz uzyskanie stabilności fizykochemicznej piwa. Etap ten jest

czasami pomijany w nowej technologii (fermentacja i leżakowanie odbywa się wtedy w

jednym naczyniu). Proces ten odbywa się w tzw. tankofermentatorze, zwanym również uni-

tankiem, który może być zbiornikiem pionowym lub zbiornikiem poziomym (rodzaj decyduje

o właściwościach smakowych piwa). W trakcie leżakowania piwo klaruje się, nasyca

dwutlenkiem węgla i nabiera cennego bukietu.

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 CO

2

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.

Filtracja piwa ma na celu jego stabilizację poprzez usunięcie zawiesin, komórek drożdży oraz

nadanie mu odpowiedniej klarowności i połysku. Powszechnie stosuje się filtrację przez masę

bawełnianą lub ziemię okrzemkową na różnego rodzaju filtrach (płytowych, ramowo-

płytowych, świecowych, horyzontalnych-sitowych). Stanowi ona kłopotliwy dla browarów

odpad produkcyjny, zanieczyszczający środowisko. Stąd coraz częściej stosuje się filtrację

membranową (np. z użyciem polieteru sulfonu), będącej rodzajem ultrafiltracji, usuwającej z

piwa część bakterii, dzięki czemu piwo ma większą trwałość. Po filtracji możliwe jest dodanie

jeszcze wody (technologia High Gravity HGB) w ilości 5-25%. Niekiedy pomija się ten etap,

w celu uzyskania specyficznej jakości trunku.

Większość produkcji piwa przeznaczonego do obrotu w sieciach handlowych podlega

wyjałowieniu przez pasteryzację, dzięki czemu piwo uzyskuje większą trwałość. W

browarach zwykle jest to pasteryzacja w przepływie, tj. ogrzanie piwa przez kilkadziesiąt

sekund do 70°C za pomocą płytowego wymiennika cieplnego i jego szybkie schłodzenie.

Piwo pasteryzowane traci część walorów smakowych. Pasteryzacji nie wymaga piwo poddane

ultrafiltracji oraz przeznaczone do szybkiego spożycia.

Po filtracji piwo trafia do zbiorników pośredniczących (BBT), głównie do beczek

metalowych, drewnianych i butelek, w których przetrzymywane jest do momentu skierowania

na linię rozlewniczą. Przed napełnieniem butelek, w piwie zwiększa się zawartość CO

2

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. Piwo w butelkach można poddawać

pasteryzacji. Końcową fazą wytwarzania piwa w butelkach jest ich zamykanie nakrywką

metalową, popularnie zwaną zamknięciem koronowym, następnie etykietowanie i wkładanie

do skrzynek.

Piwo niepasteryzowane przez kilka dni po zabutelkowaniu, należy trzymać w temp.

pokojowej. Natychmiastowe schłodzenie piwa może zatrzymać proces fermentacji drożdży

górnej fermentacji. Nie doszłoby wówczas do nagazowania piwa. Butelka takiego piwa jest w

istocie zbiornikiem (raczej zbiorniczkiem) leżakowym, w którym drożdże wykonują ciągle,

choć powoli szereg zadań. Butelki z piwem powinny leżakować na stojąco, tak by osad

zbierał się na dnie. Po kilku miesiącach leżakowania, osad drożdży jest dość zwarty i po

zlaniu można uzyskać piwo całkowicie klarowne. Optymalną temperaturą przechowywania

piwa górnej fermentacji przez pierwsze kilka miesięcy jest 12 - 15 °C. Lagery (piwa dolnej

fermentacji) mogą dojrzewać w niższej temperaturze, powyżej 0 °C. Jakość jeszcze dłużej

przechowywanego, dojrzałego piwa z pewnością zależy od temperatury, w jakiej ono

przebywa i tym wolniej traci ono swoje walory im niższa temperatura (dodatnia). Trwałość

piwa niepasteryzowanego zależy głównie od jego rodzaju - im piwo mocniejsze, tym można

je dłużej przechowywać. Zwykle, takie piwo przechowywane w suchym i chłodnym miejscu

nie traci walorów przez kilkanaście miesięcy. Piwa mocne i gęste (np. Porter), można śmiało

degustować np. po 3 latach od rozlewu. Tajemnica takiej "długowieczności",

niepasteryzowanych piw tkwi w fakcie, iż w butelkach razem z piwem zamykana jest pewna

ilość drożdży. Te zaś nieustannie pracują, zużywają groźny tlen i uszlachetniają smak piwa.

Minimalny czas leżakowania to 3 tygodnie - po tym czasie, wstępną dojrzałość osiągną np.

piwa z brew-kitów. Jednak prawdziwe piwo powinno leżakować przynajmniej 2-3 miesiące.

Generalnie, im piwo mocniejsze - tym powinno dłużej "leżeć".

Krajowe wymagania jakościowe dla piwa ujęto w normie PN-A-79098:1995. Zapach

piwa powinien być swoisty, bez obcych zapachów, w przypadku piwa jasnego - od lekko do

intensywnie chmielowego, a w przypadku piwa ciemnego - słodowo-chmielowy. Piwo

powinno być klarowne, bez zawiesin i osadów, w przypadku piwa jasnego - o barwie od

słomkowozłocistej do ciemnozłocistej, a w przypadku piwa ciemnego - od brązowej do

ciemnowiśniowobrązowej. Smak piwa jasnego powinien być swoisty, od lekko do

wyraźnie gorzkiego, z goryczką od łagodnie do intensywnie chmielowej, bez obcych

posmaków. Smak piwa ciemnego - swoisty, słodowy, karmelowy, lekko gorzki, z

goryczką od lekko do wyraźnie chmielowej, bez obcych posmaków. Piwo przelane do

naczynia degustacyjnego powinno wykazywać dobre nasycenie CO

2

, charakteryzujące się

wydzielaniem drobnych pęcherzyków, a przy próbie smakowej odczuciem szczypania w

język, nalane z wysokości około 20 cm powinno tworzyć gęstą pianę, dla piwa ciemnego -

z odcieniem brązowym. Piana powinna utrzymywać się co najmniej 3 minuty w przypadku

piwa jasnego i 2 minuty w przypadku piwa ciemnego. Prawidłowa zawartość CO

2

w piwie

wynosi nie mniej niż 0,4%, a pH - 4-4,8. Badania niepełne obejmują ocenę: zapachu,

klarowności, barwy, nasycenia CO

2

, smaku, goryczki, pienistości, oznaczenie zawartości

ekstraktu brzeczki podstawowej, alkoholu etylowego i kwasowości ogólnej (patrz

wyżej). Badania pełne obejmują ponadto sprawdzenie stanu opakowań i prawidłowości

oznakowania, sprawdzenie napełnienia opakowań, barwy w jednostkach EBC, pH,

klarowności w jednostkach zmętnienia EBC (dla piwa jasnego), trwałości, zawartości metali

szkodliwych dla zdrowia i obecności bakterii z grupy coli. Badania niepełne wykonuje się

dla każdej partii produktu, a badania pełne co najmniej raz na rok i przy każdej zmianie

technologii, oznaczenie bakterii z grupy coli - co najmniej dwa razy do roku.

Piwo pakuje się w butelki ze szkła ciemnego, puszki aluminiowe i beczki z blachy

aluminiowej, pojemniki z tworzyw sztucznych lub, coraz rzadziej, w beczki drewniane.

Butelki zamyka się kapslami stalowymi z uszczelką gumową.

Piwo powinno być przechowywane w temperaturze 2-16°C (piwo utrwalone) lub 2-

10°C (nieutrwalone). Piwo butelkowane nie może być narażone na bezpośrednie działanie

promieni słonecznych i mrozu. Okres przechowywania, w którym piwo powinno spełniać

wymagania PN, wynosi co najmniej: dla piwa nieutrwalonego - 10 dni, dla utrwalonego -

30 dni. Piwa produkowane w poszczególnych browarach mogą mieć większą trwałość, o ile

potwierdzono ją badaniami przechowalniczymi. Dla piwa importowanego okres i warunki

przechowywania określa się w kontrakcie.

W UE każdy kraj członkowski ma własne wymagania dla piwa produkowanego w tym

kraju, wspólne standardy UE dotyczą jedynie składników recepturowych piwa. Dystrybucję

piwa na rynku UE pochodzącego z różnych krajów reguluje zasada „mutual recognition",

np. normy niemieckie dozwalają jako składniki recepturowe piwa jedynie wodę, słód,

chmiel i drożdże, zabronione jest stosowanie substancji dodatkowych, jednak nie

przeszkadza to w dystrybucji piwa zawierającego takie dodatki, pochodzącego z innych

krajów członkowskich.

Część ćwiczeniowa

1. Przygotowanie średniej próbki laboratoryjnej do badań fizycznych i chemicznych

W zależności od rodzaju badań fizycznych i chemicznych niektóre oznaczania wymagają

wstępnego przygotowania próbki przed wykonaniem oznaczania. Przygotowanie próbki

polega na jej odgazowaniu lub klarowaniu w zależności od wymagań danego oznaczania.

Odgazowanie próbek i klarowanie przeprowadzić w następujący sposób:

a) odgazowanie próbek - ze średniej próbki laboratoryjnej pobrać w zależności od potrzeb od

250 ml do 500 ml piwa do kolby pojemności 1 000 ml, doprowadzić je do temperatury 20 °C

i wstrząsać kolbą tak długo, aż po przykryciu dłonią wylotu kolby przestanie się wyczuwać

ciśnienie gazu; piwo można odgazować na wstrząsarce,przy czym czas odgazowania

powinien gwarantować całkowite usunięcie dwutlenku węgla; zawartość kolby przesączyć

przez lejek z watą lub suchą bibułą filtracyjną do innej kolby,

b) klarowanie próbek - ze średniej próbki laboratoryjnej pobrać w zależności od potrzeb od

100 ml do 200 ml piwa; wymieszać piwo z ziemią okrzemkową w stosunku 0,1 g ziemi na

100 ml piwa, przefiltrować przez sączek fałdowany średnicy 9 cm, odrzucając pierwsze około

20 ml filtratu, ewentualnie dodatkowo przefiltrować piwo przez filtr membranowy,

odrzucając pierwszą partię przesączu; sączenie przeprowadzać możliwie szybko w

pomieszczeniu umiarkowanie oświetlonym.

2. Test na pasteryzację

Metoda polega na stwierdzeniu obecności lub braku w piwie enzymu inwertazy. Obecność

inwertazy wskazuje, że piwo nie było poddane procesowi pasteryzacji.

Odczynniki i roztwory

a)sacharoza cz., roztwór wodny przygotowany w następujący sposób: 20 g sacharozy

rozpuścić w 100 ml wody destylowanej,

b) roztwór Fehlinga I otrzymany w następujący sposób: 34,639 g siarczanu(VI) miedzi

(CuSO

4

- 5H

2

O) rozpuścić w wodzie destylowanej i dopełnić do 500 ml,

c)roztwór Fehlinga II otrzymany w następujący sposób: 173 g winianu sodowo-potasowego i

50 g wodorotlenku sodu (NaOH) rozpuścić w wodzie destylowanej i dopełnić do 500 ml; na

krótko przed użyciem potrzebną ilość obu roztworów Fehlinga wymieszać w stosunku 1:1.

Aparatura i przyrządy

Stosuje się następującą aparaturę i przyrządy:

a) kolby pomiarowe pojemności 50 ml,

b) zlewki pojemności 100 ml,

c) pipety pojemności 1 ml, 5 ml, 10 ml i 20 ml,

d) probówki,

e) łaźnię wodną.

Wykonanie oznaczania

Ze średniej próbki laboratoryjnej przygotowanej i odgazowanej wg PN-A-9095:2000, pobrać

do dwóch zlewek po około 50 ml próbki do badań i jedną z nich doprowadzić do wrzenia. Po

ochłodzeniu próbki gotowanej do temperatury 20 °C dodać do pierwszej kolby pomiarowej

20 ml piwa gotowanego, zaś do drugiej - 20 ml piwa niegotowanego. Obydwie kolby wstawić

do łaźni wodnej, dodać do każdej z nich po 20 ml roztworu sacharozy, następnie zawartość

kolb wymieszać i przetrzymywać w temperaturze 55 °C przez 1 h. Potem próbki ochłodzić do

20 °C, dopełnić wodą do kreski i wymieszać. Do dwóch probówek wlać po 5 ml zmieszanych

roztworów Fehlinga, a następnie po 1 ml roztworu z każdej kolby. Całość wymieszać i ogrzać

do wrzenia w łaźni wodnej.

Podawanie wyniku

Wynik testu jest dodatni (brak inwertazy) -jeżeli próbki w obydwu probówkach wykazują

takie samo niebieskie zabarwienie, ewentualnie z

lekkim czerwonym osadem.

Wynik testu jest ujemny (obecność inwertazy) - jeżeli próbka piwa nie gotowana odbarwia

się i wykazuje lekki osad.

3. Oznaczanie wskaźnika stabilności koloidalnej

Metoda polega na określeniu ilości nasyconego roztworu siarczanu amonu, która powoduje

wytrącenie koloidalnego osadu białkowego z piwa.

Odczynnik

Stosuje się nasycony roztwór siarczanu(VI) amonu sporządzony w następujący sposób:

odważyć 80 g siarczanu(VI) amonu cz., dodać 100 ml wody destylowanej, ogrzać do około

40 °C, wymieszać i pozostawić do następnego dnia, mieszając roztwór co pewien czas.

Roztwór zlać znad nie rozpuszczonego siarczanu(VI) amonu i przesączyć.

Przyrządy

Stosuje się następujące przyrządy:

a)probówki pojemności 20 ml jednakowej średnicy,

b)pipetę z działką elementarną 0,1 ml.

Wykonanie oznaczania

Ze średniej próbki laboratoryjnej przygotowanej i odgazowanej wg PN-A-79095:2000,

przenieść pipetą po10 ml piwa do minimum siedmiu probówek. Następnie przenieść pipetą

do tych probówek kolejno: 1,0 ml; 1,5 ml; 2,0 ml; 2,5 ml;

3,0 ml; 3,5 ml; 4,0 ml nasyconego roztworu siarczanu(VI) amonu.

Zawartość probówek wymieszać. Po 15 min obserwować stopień zmętnienia piwa w

probówkach.

Podawanie wyniku oznaczania

Za wynik przyjąć najmniejszą ilość mililitrów nasyconego siarczanu(VI) amonu, która

spowodowała wyraźne zmętnienie piwa.

4. Oznaczanie barwy

Metoda polega na oznaczaniu barwy za pomocą spektrofotometru przy długości fali 430 nm.

Przyrządy

Stosuje się następujące przyrządy.

a) spektrofotometr lub spekol z zakresem fal widzialnych,

b) kuwety szklane 10 mm,

c) wytrząsarkę mechaniczną,

d) kolby stożkowe 250 ml i 300 ml,

e) filtry membranowe o wielkości porów 0,45 um.

Wykonanie oznaczania

Średnią próbkę laboratoryjną odgazować wg pkt. 1 . W przypadku piwa klarownego (nie

więcej niż 0,8 jednostek) zmierzyć absorbancję próbki przy długości fali 430 nm w kuwetach

szklanych wobec wody destylowanej jako odnośnika. Jeżeli próbka wykazuje więcej niż 0,8

jednostek, należy ją rozcieńczyć.

W przypadku piwa opalizującego lub mętnego postępować w następujący sposób: do kolby

stożkowej przenieść 100 ml piwa przesączonego przez bibułę filtracyjną, dodać 1 g ziemi

okrzemkowej, a następnie przez 5 min kolbę wstrząsać (ręcznie lub mechanicznie).

Zawartość kolby przesączyć przez bibułę filtracyjną, a następnie przez filtr membranowy.

Następnie zmierzyć absorbancję próbki piwa.

Obliczanie wyniku oznaczania

Barwę (B

2

), w jednostkach EBC, obliczyć z wzoru

B

2

=25 x f x A

430

w którym:

A

430

- absorbancja piwa przy długości fali 430 nm,

f - współczynnik rozcieńczenia.

Podawanie wyniku oznaczania

Za wynik oznaczania przyjąć średnią arytmetyczną wyników co najmniej dwóch oznaczeń,

wykonanych równolegle dla tej samej próbki, przez tego samego analityka, w tych samych

warunkach, nie różniących się więcej niż o 5 %. Wynik zaokrąglać do pierwszego miejsca po

przecinku.