Technologie Przemysłów Fermentacyjnych

Ć

W. 2

Surowce browarnicze

Kierunek

Technologia Żywności

Rok III

Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej

www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt

1

Do produkcji piwa potrzebne są cztery surowce:

woda, jęczmień, drożdże i chmiel.

Jęczmień jest głównym surowcem, a o jego przydatności decyduje wysoka zawartość

skrobi. Przed użyciem w browarze, jęczmień zostaje poddany
słodowaniu. Jako dodatki stosuje się także zboża niesłodowane, takie jak
kukurydza, ryż, sorgo, pszenica.

Chmiel nadaje piwu goryczkę i ma duży wpływ na aromat piwa.

Woda

–

pod

względem

ilościowym

dominującym składnikiem jest woda.

Drożdże mają znaczący wpływ na bukiet
smakowo-zapachowy i jakość piwa poprzez
produkty

uboczne

ich

metabolizmu,

wydzielane

oprócz

etanolu

w

czasie

fermentacji alkoholowej, w wyniku której z
brzeczki słodowej powstaje piwo.

1. Jęczmień: formy i odmiany

Jęczmień należy do rodziny traw o
łacińskiej nazwie Gramineae i występuje
w dwóch zasadniczych formach jako
roślina ozima (wysiewany około połowy
września) i jara (wysiewana w marcu lub
kwietniu).

W obu formach występują gatunki, które
zależnie od rozmieszczenia ziaren na
osadce kłosowej dzielimy na dwurzędowe
i wielorzędowe.

U jęczmion wielorzędowych na każdym
piętrze szczypułki kłosowej płodne są wszystkie trzy kłoski, które po zapyleniu wytwarzają
po jednym ziarnie każdy. Patrząc z góry na kłos widzimy po trzy ziarna z każdej strony i
nazywamy taki jęczmień sześciorzędowym.

U jęczmion dwurzędowych, tylko środkowe kłoski każdej trójki są płodne i na każdym
piętrze osadki kłosowej rozwija się tylko jedno ziarno. Patrząc z góry na kłos widzimy tylko
dwa rzędy ziaren po jednym z każdej strony.

Na słód piwowarski nadają się głównie dwurzędowe odmiany jęczmienia jarego.

Jęczmiona dwurzędowe mają duże, brzuchate ziarna. Dzięki temu ziarno zawiera więcej
cennych dla browaru składników, a mniejszy udział łuski oznacza mniej garbników i ciał
gorzkich. Jego cechą charakterystyczną są ziarna symetrycznie podzielone bruzdką.

Jęczmiona sześciorzędowe mają ziarno różnej wielkości. Ziarna środkowe są większe niż
te rozwijające się w rzędach bocznych.

Technologie Przemysłów Fermentacyjnych

Ć

W. 2

Surowce browarnicze

Kierunek

Technologia Żywności

Rok III

Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej

www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt

2

Aktualnie w Polsce uprawia się 7 odmian jęczmion jarych i jedną ozimą o nazwie
MARINKA — daje słody ciemniejsze od jęczmion jarych.

Każdą odmianę charakteryzuje kształt ziarna, wygląd zewnętrzny, grubość łuski,
zawartość białka, ekstraktywność jęczmienia i podatność na rozluźnienie bielma podczas
kiełkowania.

2. Jęczmień: budowa ziarna

Rys. 1. Ziarna skrobi w bielmie jęczmienia
(źródło: Kunze, Technologia słodu i piwa)

Ziarno jęczmienia można podzielić na trzy
zasadnicze części: część zarodkową, bielmo i
okrywy ziarna.
Bielmo ziarna jęczmienia składa się z dużych,
cienkościennych komórek wypełnionych ziarnami
skrobi. Skrobia występuje w postaci dużych i
małych ziaren. Duże ziarna skrobi jęczmiennej typu
A – mają średnicę od 20-30µm, a małe – typu B –
ś

rednicę 3-5µm. Masa małych ziaren stanowi

zaledwie 3-10% całkowitej masy skrobi zawartej w
bielmie. Wolne przestrzenie między ziarnami
skrobi, oraz przestrzeń między komórkami bielma
wypełniona

jest

substancjami

białkowymi

i

hemicelulozami. Od obfitości lub braku tych
substancji zależy tzw. szklistość lub mączystość
ziarna.

Szklistość trwała w przeciwieństwie do
szklistości przemijającej nie ustępuje po
namoczeniu i wysuszeniu ziarna. Ziarna
mączyste,

nie

zawierające

białka

zapasowego w bielmie, lepiej chłoną wodę, i
szybciej ulegają rozluźnieniu, przez co są
bardziej pożądane w browarnictwie. Ściany
komórkowe bielma w ziarnie jęczmienia
zbudowane są z substancji, której: 75%
stanowią beta-glukany, 15% to araboksylany,
5 % to białka, 3% glukomannany.

Warstwa aleuronowa otacza bielmo, składa
się z 2 lub 3 warstw grubościennych
komórek bogatych w białko. Stanowi punkt
wyjścia przy tworzeniu się większości
enzymów podczas słodowania.

Rys. 2 Warstwa aleuronowa

Technologie Przemysłów Fermentacyjnych

Ć

W. 2

Surowce browarnicze

Kierunek

Technologia Żywności

Rok III

Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej

www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt

3

1 – łuska,
2 – okrywa owocowa,
3 – okrywa nasienna,
4 – warstwa aleuronowa,
5 – część mączysta,
6 – tarczka, 7 –pączek,
8 – zaczątek kielicha
liścieniowego,
9 – zaczątek kielicha
korzonkowego

3.

Jęczmień:

skład

chemiczny

jęczmienia browarowego

Wilgotność ziarna waha się w granicach 13–
18%. Jęczmień ocenia się jako suchy, gdy
zawiera <15% wody, a mokry przy 17–18%
wilgoci. Jęczmień mokry charakteryzuje się
mniejszą ekstraktywnością i jest trudniejszy
w przechowywaniu. Wilgotne ziarno jest
również bardziej podatne na zakażenia
mikrobiologiczne

odpowiedzialne

za

nieprzyjemny zapach.

Przekrój bielma charakteryzuje jęczmień jako mączysty, bądź szklisty. Jęczmień szklisty
jest to jęczmień wysokokobiałkowy, a mączysty posiada przewagę skrobi. W
browarnictwie jęczmień na słód nie powinien przekraczać zawartości 11,5% białka.
Szklistość może zanikać po namoczeniu i wysuszeniu ziarna. Szklistość przejściowa
ś

wiadczy o tym, że jęczmień dojrzewał i był sprzątany z pola przy upalnej, suchej

pogodzie, a szklistość trwała spowodowana jest zbyt suchą pogodą w okresie wegetacji,
która doprowadziła do niedojrzałości jęczmienia.

Jęczmień charakteryzują:

1) czynniki fizyczne:

• ciężar 1000 ziaren

• wyrównanie

2) czynniki fizjologiczne:

• zdolność kiełkowania

3) czynniki chemiczne:

• skład chemiczny.

Wyszczególnienie

Zwartość [%]

woda
skrobia
hemiceluloza
cukry
kwasy tłuszczowe
związki mineralne
związki białkowe

13–18
54–64

8–12

2,1–2,2

2–3
2–3

9–11

Rys. 3 Budowa ziarna jęczmienia

Technologie Przemysłów Fermentacyjnych

Ć

W. 2

Surowce browarnicze

Kierunek

Technologia Żywności

Rok III

Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej

www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt

4

4. Słód browarowy

Słód jest specyficznym, podstawowym surowcem do produkcji piwa. Wpływ słodu na
jakość piwa jest powszechnie znany. Niektóre własności słodu jak barwa, smak, zapach
decydują bezpośrednio o typie piwa, inne zaś, jak np. substancje ekstraktywne i stopień
rozkładu białek, wywierają istotny wpływ na jego jakość. Słód uzyskuje swoje
charakterystyczne właściwości podczas procesu słodowania, niektóre z nich zależą jednak
także od rodzaju użytego jęczmienia.

W Europie do użytku na potrzeby browarów stosuje się jęczmień dwurzędowy jary, o
kłosie zwisłym, pełnoziarnisty, o delikatnej łusce i niskiej zawartości białka. Proces
słodowania i suszenia powinien być przeprowadzany bardzo starannie, bowiem wszystkie
zaniedbania odbijają się na jakości produktu.

Słód powinien być w dotyku suchy i nie pokryty kurzem. Zapach czysty, słodowy, u słodów
ciemnych bardziej wyraźny, aromatyczny, bez wyczuwalnego zapachu pleśni, stęchlizny
lub kurzu. Czasami bada się także smak słodu. Powinien on być przyjemnie słodkawy.
Łuska powinna mieć barwę równomierną, jasnożółtą. Ciemne zabarwienie końców ziaren
ś

wiadczy o użyciu jęczmienia zamokłego.

Dobrze rozluźnione, kruche ziarno słodowe zachowuje kształt i wielkość ziarna użytego
jęczmienia. Ziarna szkliste, nadmiernie namoczone, o mazistym rozluźnieniu lub
nieostrożnie suszone są pomarszczone i mniejsze, co wpływa na zwiększenie różnicy
pomiędzy ekstraktem w śrucie i w mące. Wilgotność słodu ma duże znaczenie
gospodarcze i jakościowe. Zawartość wody w przechowywanym słodzie nie powinna
przekroczyć 6%. W słodzie wilgotnym zostaje wznowiona działalność enzymów, zaś słód
traci aromat oraz swoje charakterystyczne własności.

Ekstraktywność słodu wyraża się w sumie ekstraktywnych substancji, które przeszły do
roztworu podczas zacierania konwencjonalnego. Przez zacieranie dekokcyjne można
uzyskać nieco większe wartości, ogólnie jednak ekstrakt uzyskany metodą
konwencjonalną uważa się z punktu widzenia jakości słodu za maksymalny. Stanowi on
kryterium wydajności i służy do obliczania wielkości zasypu. Ekstraktywność słodu jest
uzależniona od jakości użytego jęczmienia i waha się w granicach 76–82%. W słodach
ciemnych jest niższa o 1–2%.

Czas scukrzania (czyli czas potrzebny do zhydrolizowania całej zawartej w słodzie skrobi
do cukrów) zależy od stopnia rozluźnienia słodu i zawartości aktywnych amylaz. Słody źle
rozluźnione, suszone w zbyt wysokich temperaturach źle się scukrzają. Słody jasne
scukrzają się zwykle w ciągu 10–15 minut, ciemne najdalej w ciągu 30–35 minut. Brzeczki
ze słodów dobrze rozluźnionych sączą się szybko i są klarowne. Brzeczki ze słodów źle
rozluźnionych sączą się powoli i są zazwyczaj mętne.

Siła diastatyczna określana jest metodą Windisch–Kolbacha i wyraża się w gramach
maltozy powstałej przez działanie amylaz ze 100g słodu. Mokry, nie wysuszony słód
zawiera 350–500 jednostek W.K. Siła diastatyczna jasnych słodów waha się w granicach
180–300, zaś ciemnych 100–240 jednostek W.K.

Technologie Przemysłów Fermentacyjnych

Ć

W. 2

Surowce browarnicze

Kierunek

Technologia Żywności

Rok III

Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej

www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt

5

Liczba Kolbacha wyraża procentowy stosunek rozpuszczalnego azotu w brzeczce do
ogólnej zawartości azotu w słodzie. Jest wskaźnikiem stopnia rozkładu enzymatycznego
białek. Liczby Kolbacha używa się jako prostego i wygodnego wskaźnika rozluźnienia
słodu.

Liczba Kolbacha

Rozluźnienie

ponad 41%

bardzo dobre

35–41%

dobre

poniżej 35%

niedostateczne

Słód jęczmienny

Słód jasny typu pilzneńskiego jest słodem prowadzonym chłodno, o średnim stopniu
rozluźnienia i krótkim kiełku. Słody te nadają się szczególnie dobrze do wyrobu dobrze
chmielonego piwa typu pilzneńskiego, o pełnym smaku i dobrej pienistości.

Wyszczególnienie

Jednostki

Wartości

wilgotność

%

3,8–5,0

czas scukrzania

minuty

10–15

ekstrakt w suchej substancji

%

78–80,5

pH brzeczki

5,6–6,0

waga hektolitrowa

kg

55–58

waga 1000 ziarn

g

32–35

liczba Kolbacha

%

36–41

siła diastatyczna

jedn.W.K.

220–280

Słody wiedeńskie są typem przejściowym pomiędzy słodem jasnym a ciemnym.
Stosowane tylko sporadycznie.
Słody typu monachijskiego ciemne wyróżniają się barwą, zapachem oraz właściwościami
smakowymi. Do ich produkcji można użyć jęczmienia o wyższej zawartości białka. Słody
ciemne nabierają charakterystycznego smaku i zapachu dzięki tworzeniu się melanoidów
(powstają na skutek reakcji cukrów z aminokwasami w podwyższonej temperaturze).
Smak i zapach brzeczki z takich słodów jest ostrzejszy, a siła diastatyczna bardzo niska.

Słody specjalne
Słody karmelowe otrzymuje się z dobrze rozluźnionego słodu mokrego.
Mogą one mieć barwę od bardzo jasnego do ciemnego. Pod wpływem wysokich
temperatur podczas prażenia zostaje obniżona działalność enzymów, dlatego też ciemne
słody nie mogą same scukrzać.
Słód melanoidowy charakteryzuje się specyficznym smakiem i zapachem oraz
mocniejszym zabarwieniem, powstałym dzięki reakcjom melanoidowym.
Słód barwiący (palony) Produkuje się go z mocno nawilżonych normalnych słodów przez
prażenie w temperaturze 240

0

C. Ma zdolność zabarwiania roztworów, czysty, kawowy

smak. Słód prażony jest bardzo higroskopijny.
Słód diastatyczny. W browarnictwie stosuje się go tylko sporadycznie, w przypadkach, gdy
występują trudności ze scukrzeniem lub też przerabia się surowce niesłodowane.

Technologie Przemysłów Fermentacyjnych

Ć

W. 2

Surowce browarnicze

Kierunek

Technologia Żywności

Rok III

Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej

www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt

6

Słód proteolityczny Stosowany jest w Niemczech i Anglii, gdzie dodatek kwasów do
produkcji piwa jest wzbronione. Słód ten wywiera określone działanie zakwaszające, co
jest istotne, gdy ma się do czynienia z wodami węglanowymi.

SUROWCE NIESŁODOWANE

Odpowiednimi surowcami zastępującymi słód są zboża zawierające dostateczną ilość
skrobi i cukru. Zboża lub inny niesłodowany surowiec mogą być użyte tylko wraz ze
słodem, gdyż same nie scukrzają się.

— pszenica — W stanie surowym nie jest na ogół przerabiana. Tylko w Belgii

używa się mniejszych ilości pszenicy do produkcji specjalnych rodzajów piwa,
wytwarzanych metodą fermentacji spontanicznej, jak Lambic i Peterman.

— ryż — należy do najbardziej wydajnych surowców skrobiowych. Podczas

zacierania do roztworu przechodzi tylko mała ilość białka zawartego w ryżu, dlatego też
używa się go do produkcji piwa, które powinno być odporne na zmętnienie koloidalne oraz
wytrącanie się osadów przy oziębianiu. Dodatek ryżu rozjaśnia również barwę brzeczki, co
jest cenione przy produkcji piwa eksportowego, od którego zazwyczaj wymaga się barwy
jasnej. Przy dodaniu ryżu smak piwa nie jest już tak pełny, a przy dodaniu większych ilości
drożdże tracą swoją zdolność kłaczkowania.

— kukurydza — przed użyciem powinna być odpowiednio spreparowana, tzn.

pozbawiona łusek i zarodka, który zawiera tłuszcz. Twierdzi się, że dodanie kukurydzy
nadaje piwu pełniejszy smak.

4. Chmiel

Chmiel stosuje się do produkcji piwa dla nadania mu szlachetnej i przyjemnej goryczy oraz
specyficznego aromatu.

Związki goryczkowe, głównie α–kwasy chmielowe, które pozostają w brzeczce i piwie,
mają właściwości antyseptyczne, wpływają one więc na podniesienie trwałości piwa.

Chmielem dla piwowarstwa jest kwiatostan żeński rośliny wieloletniej, dwupiennej z
rodziny konopiowatych o nazwie botanicznej Humulus lupulus (Chmiel uprawny).

Chmiel dla piwowarstwa nie może być zanieczyszczony przez liście i pędy, a szypułki nie
mogą być dłuższe niż 1 cm. Szyszki powinny być zielonkawo–żółte, jedwabiste z
połyskiem, a ich wielkość mieścić się w granicach 3–4 cm. Pomiędzy listkami okrywowymi
na wysokości ok. 1/3 znajduje się mąka chmielowa, zwana lupuliną. Lupulina jest
głównym, z punktu widzenia piwowarstwa, składnikiem chmielu i wskazane jest, aby było
jest jak najwięcej. Aromat chmielu w szyszkach całych powinien być podobny do siana,
bez obcych zapachów.

Skład chemiczny chmielu:

• woda

12.5%

• popiół

7.5%

• błonnik

13.3%

• związki białkowe

17.5%

• olejki eteryczne

0.4%

• wyciąg eterowy

18.3%

• garbniki

3.0%

• pozostałe składniki niebiałkowe

27.5%

Technologie Przemysłów Fermentacyjnych

Ć

W. 2

Surowce browarnicze

Kierunek

Technologia Żywności

Rok III

Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej

www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt

7

Najważniejsza dla piwowarstwa jest duża zawartość żywic miękkich w chmielu.

Chmiel w browarnictwie występuje głównie pod postacią:

• granulatu – przechowywany bez dostępu powietrza i wilgoci. Po otwarciu, po 6

miesiącach traci 50% swojej wartości,

•

ekstraktu – w puszkach jedno– lub więcej kilogramowych. Ekstrakty oznacza się
np. 1:4; 1:8; 1:12. Oznacza to, że 1 kg ekstraktu można zastąpić odpowiednio 4, 8 i
12 kg chmielu prasowanego. Ekstrakty nie utleniają się, nie wydłużają procesu
chmielenia i nie powodują strat brzeczki przy odchmielaniu,

•

proszku.

Rys. 4. Budowa szyszki chmielowej:

a) szyszka,

b) przekrój podłużny szyszki.

Słownictwo:
brzeczka

- wort

-

chmielona

- hopped wort

-

piwna

- brewer’s wort

chmiel

- hop

ekstrakt

-

brzeczki

- wort gravity

-

podstawowy

- basic extract

-

rzeczywisty

- real extract

filtracja

- filtration

jęczmień

- barley

kiełkowanie

- germination

kwasy chmielowe

- hop acids

piwo

- beer

scukrzanie

- saccharification

słód

- malt

-

piwowarski

- brewer’s malt

-

barwiący

- caramel malt

-

zielony(mokry)

- green malt

słodowanie

- malting

siła diastatyczna

- diastatic activity

skrobia

- starch

warzenie

- brewing

zacieranie

- mashing

1 – ogonek,
2 – listki okrywające,
3 – osadka,
4 – lupulina