SUROWCE

PRZEMYSŁU

PIWOWARSKIEGO

Kossakowski Łukasz

Nie ma chyba bardziej

popularnego napoju niż

piwo, i prawdopodobnie nie

było w

historii

trunku

bardziej

rozpowszechnionego niż

tradycyjny złocisty napój. W

każdej epoce, niemalże w

każdym kraju na wszystkich

kontynentach znane ono

było od czasów

najdawniejszych.

Polska

Piwo jest znane w Polsce od

najdawniejszych czasów. Wskazuje na

to już sama jego nazwa piwo, czyli

napój do picia. Inną lingwistyczną

wskazówkę stanowi choćby piwnica,

czyli pierwotnie chłodne miejsce,

gdzie przechowywano i sprzedawano

piwo.

Z ustnych tradycji można

domniemywać, że na terenach

zamieszkiwanych przez Polan i inne

plemiona słowiańskie wytwarzanie

piwa rozwijało się na równi z

produkcją drugiego typowego napitku,

czyli syconego miodu.

Do produkcji piwa potrzebne są cztery surowce:

jęczmień, chmiel, woda i drożdże.

Jęczmień

jest głównym surowcem

a o jego

przydatności decyduje wysoka zawartość

skrobi. Przed użyciem w browarze, jęczmień

zostaje przerobiony na słód. 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 jakość piwa

poprzez produkty uboczne ich metabolizmu.

Fermentacja alkoholowa, w wyniku której

powstaje piwo, jest zależna od aktywności

drożdży.

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 stosunkowo 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.

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.

Jęczmień: budowa ziarna

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

– średnicę 3-5μm. Masa

małych ziaren stanowi zaledwie 3-10%

całkowitej masy skrobi zawartej w

bielmie.

Rys. 1 Ziarna skrobi w

bielmie jęczmienia (źródło:

Kunze, Technologia słodu i

piwa)



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.

Rys. 2 Warstwa

aleuronowa



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

Jęczmień: skład chemiczny

jęczmienia browarowego



Wyszczególnienie

Zwartość [%]



Woda 13-18



skrobia 56-64



hemiceluloza 8-12



cukry 2,1-2,2



kwasy tłuszczowe 2-3



związki mineralne 2-3



związki białkowe

9-11

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 świadczy 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.

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 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 świadczy 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

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.

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

Rodzaje słodów



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

55–58



waga 1000 ziarn

32–35



liczba Kolbacha

36–41



siła diastatyczna

jedn.W.K.

220–280



liczba Hartonga

4,8–6,0

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 2400C. 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.

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.

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%

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.

Woda-

jest obok słodu, głównym surowcem

stosowanym w produkcji piwa przy czym

tylko niewielka jej część jest używana

bezpośrednio do produkcji piwa. Zużycie

wody w browarze waha się w granicach 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). Wynika to z faktu, że

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.

Drożdże piwowarskie



Wszystkie drożdże piwne zaliczane są do

gatunku

Saccharomyces

cerevisiae

. W

piwowarstwie

wyróżnia się jednakże dwie grupy:

drożdże górnej

dolnej fermentacji

, które różnią

się zarówno pod względem morfologicznym jak i

fizjologicznym. W odróżnieniu od drożdży

winnych, gorzelniczych lub piekarskich

stosowane są w piwowarstwie dwa specjalne

szczepy drożdży z rodzaju Saccharomyces

cerevisiae: drożdże dolnej fermentacji o nazwie

własnej

Saccharomyces

carlsbergensis

oraz

drożdże górnej fermentacji -

Saccharomyces

cerevisiae

. Dodawane są one do brzeczki piwnej

w celu wywołania fermentacji alkoholowej.

Dzięki zawartym w nich enzymom zwanych

zymazą

rozkładają one obecne w brzeczce

glukozę, fruktozę, sacharozę i maltozę na

alkohol etylowy i dwutlenek węgla. Do

brzeczki

dodaje się najczęściej 0,5 l/hl

gęstwy drożdżowej

lub 0,3 kg/hl w przypadku

lub 0,3 kg/hl w przypadku

drożdży prasowanych. Dodanie do brzeczki

0,5 l/hl gęstwy drożdżowej oznacza obecność

15 mln komórek/cm3. Od 1978 r. datuje się

pierwsze próby uzyskania przy pomocy

inżynierii komórkowej i genetycznej drożdży

o najlepszych cechach fizykochemicznych i

fizjologicznych przydatnych w piwowarstwie.

Obecnie wykorzystuje się już szczepy drożdży

zmodyfikowanych genetycznie

Browary wymieniają drożdże po 5-10 cyklach

fermentacji, a następnie pobierają nową

kulturę drożdży z propagatora. Żywotność

drożdży określa ich możliwości

fermentacyjne. Zdrowa kultura drożdży

zawiera nie mniej niż 95% komórek żywych.

Ich spadek poniżej 85% skutkuje

zaprzestaniem ich stosowania w celach

fermentacji piwa. Stosowanie brzeczek

wpływa na zwiększenie ilości produkowanych

drożdży. Mikrobrowary używają często

suszonych drożdży piwowarskich

Drożdże są jednym z nielicznych gatunków

istot żywych zdolnych do wykorzystania

fermentacji alkoholowej, by podtrzymać

funkcje życiowe, jeśli brakuje tlenu

Document Outline

Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31

SUROWCE PRZEMYSŁU PIWOWARSKIEGO

Document Outline