Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych Surowce browarnicze ĆW. 2 Rok III Kierunek Technologia Å»ywnoÅ›ci Do produkcji piwa potrzebne sÄ… cztery surowce: woda, jÄ™czmieÅ„, drożdże i chmiel. JÄ™czmieÅ„ jest głównym surowcem, a o jego przydatnoÅ›ci decyduje wysoka zawartość skrobi. Przed użyciem w browarze, jÄ™czmieÅ„ zostaje poddany sÅ‚odowaniu. Jako dodatki stosuje siÄ™ także zboża niesÅ‚odowane, takie jak kukurydza, ryż, sorgo, pszenica. Chmiel nadaje piwu goryczkÄ™ i ma duży wpÅ‚yw na aromat piwa. Woda pod wzglÄ™dem iloÅ›ciowym dominujÄ…cym skÅ‚adnikiem jest woda. Drożdże majÄ… znaczÄ…cy wpÅ‚yw na bukiet smakowo-zapachowy i jakość piwa poprzez produkty uboczne ich metabolizmu, wydzielane oprócz etanolu w czasie fermentacji alkoholowej, w wyniku której z brzeczki sÅ‚odowej powstaje piwo. 1. JÄ™czmieÅ„: formy i odmiany JÄ™czmieÅ„ należy do rodziny traw o Å‚aciÅ„skiej nazwie Gramineae i wystÄ™puje w dwóch zasadniczych formach jako roÅ›lina ozima (wysiewany okoÅ‚o poÅ‚owy wrzeÅ›nia) i jara (wysiewana w marcu lub kwietniu). W obu formach wystÄ™pujÄ… gatunki, które zależnie od rozmieszczenia ziaren na osadce kÅ‚osowej dzielimy na dwurzÄ™dowe i wielorzÄ™dowe. U jÄ™czmion wielorzÄ™dowych na każdym piÄ™trze szczypuÅ‚ki kÅ‚osowej pÅ‚odne sÄ… wszystkie trzy kÅ‚oski, które po zapyleniu wytwarzajÄ… po jednym ziarnie każdy. PatrzÄ…c z góry na kÅ‚os widzimy po trzy ziarna z każdej strony i nazywamy taki jÄ™czmieÅ„ szeÅ›ciorzÄ™dowym. U jÄ™czmion dwurzÄ™dowych, tylko Å›rodkowe kÅ‚oski każdej trójki sÄ… pÅ‚odne i na każdym piÄ™trze osadki kÅ‚osowej rozwija siÄ™ tylko jedno ziarno. PatrzÄ…c z góry na kÅ‚os widzimy tylko dwa rzÄ™dy ziaren po jednym z każdej strony. Na słód piwowarski nadajÄ… siÄ™ głównie dwurzÄ™dowe odmiany jÄ™czmienia jarego. JÄ™czmiona dwurzÄ™dowe majÄ… duże, brzuchate ziarna. DziÄ™ki temu ziarno zawiera wiÄ™cej cennych dla browaru skÅ‚adników, a mniejszy udziaÅ‚ Å‚uski oznacza mniej garbników i ciaÅ‚ gorzkich. Jego cechÄ… charakterystycznÄ… sÄ… ziarna symetrycznie podzielone bruzdkÄ…. JÄ™czmiona szeÅ›ciorzÄ™dowe majÄ… ziarno różnej wielkoÅ›ci. Ziarna Å›rodkowe sÄ… wiÄ™ksze niż te rozwijajÄ…ce siÄ™ w rzÄ™dach bocznych. Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej 1 www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych Surowce browarnicze ĆW. 2 Rok III Kierunek Technologia Å»ywnoÅ›ci Aktualnie w Polsce uprawia siÄ™ 7 odmian jÄ™czmion jarych i jednÄ… ozimÄ… o nazwie MARINKA daje sÅ‚ody ciemniejsze od jÄ™czmion jarych. KażdÄ… odmianÄ™ charakteryzuje ksztaÅ‚t ziarna, wyglÄ…d zewnÄ™trzny, grubość Å‚uski, zawartość biaÅ‚ka, ekstraktywność jÄ™czmienia i podatność na rozluznienie bielma podczas kieÅ‚kowania. 2. JÄ™czmieÅ„: budowa ziarna Rys. 1. Ziarna skrobi w bielmie jÄ™czmienia (zródÅ‚o: Kunze, Technologia sÅ‚odu i piwa) Ziarno jÄ™czmienia można podzielić na trzy zasadnicze części: część zarodkowÄ…, bielmo i okrywy ziarna. Bielmo ziarna jÄ™czmienia skÅ‚ada siÄ™ z dużych, cienkoÅ›ciennych komórek wypeÅ‚nionych ziarnami skrobi. Skrobia wystÄ™puje w postaci dużych i maÅ‚ych ziaren. Duże ziarna skrobi jÄ™czmiennej typu A majÄ… Å›rednicÄ™ od 20-30µm, a maÅ‚e typu B Å›rednicÄ™ 3-5µm. Masa maÅ‚ych ziaren stanowi zaledwie 3-10% caÅ‚kowitej masy skrobi zawartej w bielmie. Wolne przestrzenie miÄ™dzy ziarnami skrobi, oraz przestrzeÅ„ miÄ™dzy komórkami bielma wypeÅ‚niona jest substancjami biaÅ‚kowymi i hemicelulozami. Od obfitoÅ›ci lub braku tych substancji zależy tzw. szklistość lub mÄ…czystość ziarna. Rys. 2 Warstwa aleuronowa Szklistość trwaÅ‚a w przeciwieÅ„stwie do szklistoÅ›ci przemijajÄ…cej nie ustÄ™puje po namoczeniu i wysuszeniu ziarna. Ziarna mÄ…czyste, nie zawierajÄ…ce biaÅ‚ka zapasowego w bielmie, lepiej chÅ‚onÄ… wodÄ™, i szybciej ulegajÄ… rozluznieniu, przez co sÄ… bardziej pożądane w browarnictwie. Åšciany komórkowe bielma w ziarnie jÄ™czmienia zbudowane sÄ… z substancji, której: 75% stanowiÄ… beta-glukany, 15% to araboksylany, 5 % to biaÅ‚ka, 3% glukomannany. Warstwa aleuronowa otacza bielmo, skÅ‚ada siÄ™ z 2 lub 3 warstw gruboÅ›ciennych komórek bogatych w biaÅ‚ko. Stanowi punkt wyjÅ›cia przy tworzeniu siÄ™ wiÄ™kszoÅ›ci enzymów podczas sÅ‚odowania. Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej 2 www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych Surowce browarnicze ĆW. 2 Rok III Kierunek Technologia Å»ywnoÅ›ci 1 Å‚uska, 2 okrywa owocowa, 3 okrywa nasienna, 4 warstwa aleuronowa, 5 część mÄ…czysta, 6 tarczka, 7 pÄ…czek, 8 zaczÄ…tek kielicha liÅ›cieniowego, 9 zaczÄ…tek kielicha korzonkowego Rys. 3 Budowa ziarna jÄ™czmienia 3. JÄ™czmieÅ„: skÅ‚ad chemiczny jÄ™czmienia browarowego Wyszczególnienie Zwartość [%] Wilgotność ziarna waha siÄ™ w granicach 13 18%. JÄ™czmieÅ„ ocenia siÄ™ jako suchy, gdy woda 13 18 zawiera <15% wody, a mokry przy 17 18% skrobia 54 64 wilgoci. JÄ™czmieÅ„ mokry charakteryzuje siÄ™ hemiceluloza 8 12 mniejszÄ… ekstraktywnoÅ›ciÄ… i jest trudniejszy cukry 2,1 2,2 w przechowywaniu. Wilgotne ziarno jest kwasy tÅ‚uszczowe 2 3 również bardziej podatne na zakażenia zwiÄ…zki mineralne 2 3 mikrobiologiczne odpowiedzialne za zwiÄ…zki biaÅ‚kowe 9 11 nieprzyjemny zapach. Przekrój bielma charakteryzuje jÄ™czmieÅ„ jako mÄ…czysty, bÄ…dz szklisty. JÄ™czmieÅ„ szklisty jest to jÄ™czmieÅ„ wysokokobiaÅ‚kowy, a mÄ…czysty posiada przewagÄ™ skrobi. W browarnictwie jÄ™czmieÅ„ na słód nie powinien przekraczać zawartoÅ›ci 11,5% biaÅ‚ka. Szklistość może zanikać po namoczeniu i wysuszeniu ziarna. Szklistość przejÅ›ciowa Å›wiadczy o tym, że jÄ™czmieÅ„ dojrzewaÅ‚ i byÅ‚ sprzÄ…tany z pola przy upalnej, suchej pogodzie, a szklistość trwaÅ‚a spowodowana jest zbyt suchÄ… pogodÄ… w okresie wegetacji, która doprowadziÅ‚a do niedojrzaÅ‚oÅ›ci jÄ™czmienia. JÄ™czmieÅ„ charakteryzujÄ…: 1) czynniki fizyczne: " ciężar 1000 ziaren " wyrównanie 2) czynniki fizjologiczne: " zdolność kieÅ‚kowania 3) czynniki chemiczne: " skÅ‚ad chemiczny. Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej 3 www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych Surowce browarnicze ĆW. 2 Rok III Kierunek Technologia Å»ywnoÅ›ci 4. Słód browarowy Słód jest specyficznym, podstawowym surowcem do produkcji piwa. WpÅ‚yw sÅ‚odu na jakość piwa jest powszechnie znany. Niektóre wÅ‚asnoÅ›ci sÅ‚odu jak barwa, smak, zapach decydujÄ… bezpoÅ›rednio o typie piwa, inne zaÅ›, jak np. substancje ekstraktywne i stopieÅ„ rozkÅ‚adu biaÅ‚ek, wywierajÄ… istotny wpÅ‚yw na jego jakość. Słód uzyskuje swoje charakterystyczne wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci podczas procesu sÅ‚odowania, niektóre z nich zależą jednak także od rodzaju użytego jÄ™czmienia. W Europie do użytku na potrzeby browarów stosuje siÄ™ jÄ™czmieÅ„ dwurzÄ™dowy jary, o kÅ‚osie zwisÅ‚ym, peÅ‚noziarnisty, o delikatnej Å‚usce i niskiej zawartoÅ›ci biaÅ‚ka. Proces sÅ‚odowania i suszenia powinien być przeprowadzany bardzo starannie, bowiem wszystkie zaniedbania odbijajÄ… siÄ™ na jakoÅ›ci produktu. Słód powinien być w dotyku suchy i nie pokryty kurzem. Zapach czysty, sÅ‚odowy, u sÅ‚odów ciemnych bardziej wyrazny, aromatyczny, bez wyczuwalnego zapachu pleÅ›ni, stÄ™chlizny lub kurzu. Czasami bada siÄ™ także smak sÅ‚odu. Powinien on być przyjemnie sÅ‚odkawy. Auska powinna mieć barwÄ™ równomiernÄ…, jasnożółtÄ…. Ciemne zabarwienie koÅ„ców ziaren Å›wiadczy o użyciu jÄ™czmienia zamokÅ‚ego. Dobrze rozluznione, kruche ziarno sÅ‚odowe zachowuje ksztaÅ‚t i wielkość ziarna użytego jÄ™czmienia. Ziarna szkliste, nadmiernie namoczone, o mazistym rozluznieniu lub nieostrożnie suszone sÄ… pomarszczone i mniejsze, co wpÅ‚ywa na zwiÄ™kszenie różnicy pomiÄ™dzy ekstraktem w Å›rucie i w mÄ…ce. Wilgotność sÅ‚odu ma duże znaczenie gospodarcze i jakoÅ›ciowe. Zawartość wody w przechowywanym sÅ‚odzie nie powinna przekroczyć 6%. W sÅ‚odzie wilgotnym zostaje wznowiona dziaÅ‚alność enzymów, zaÅ› słód traci aromat oraz swoje charakterystyczne wÅ‚asnoÅ›ci. Ekstraktywność sÅ‚odu wyraża siÄ™ w sumie ekstraktywnych substancji, które przeszÅ‚y do roztworu podczas zacierania konwencjonalnego. Przez zacieranie dekokcyjne można uzyskać nieco wiÄ™ksze wartoÅ›ci, ogólnie jednak ekstrakt uzyskany metodÄ… konwencjonalnÄ… uważa siÄ™ z punktu widzenia jakoÅ›ci sÅ‚odu za maksymalny. Stanowi on kryterium wydajnoÅ›ci i sÅ‚uży do obliczania wielkoÅ›ci zasypu. Ekstraktywność sÅ‚odu jest uzależniona od jakoÅ›ci użytego jÄ™czmienia i waha siÄ™ w granicach 76 82%. W sÅ‚odach ciemnych jest niższa o 1 2%. Czas scukrzania (czyli czas potrzebny do zhydrolizowania caÅ‚ej zawartej w sÅ‚odzie skrobi do cukrów) zależy od stopnia rozluznienia sÅ‚odu i zawartoÅ›ci aktywnych amylaz. SÅ‚ody zle rozluznione, suszone w zbyt wysokich temperaturach zle siÄ™ scukrzajÄ…. SÅ‚ody jasne scukrzajÄ… siÄ™ zwykle w ciÄ…gu 10 15 minut, ciemne najdalej w ciÄ…gu 30 35 minut. Brzeczki ze sÅ‚odów dobrze rozluznionych sÄ…czÄ… siÄ™ szybko i sÄ… klarowne. Brzeczki ze sÅ‚odów zle rozluznionych sÄ…czÄ… siÄ™ powoli i sÄ… zazwyczaj mÄ™tne. SiÅ‚a diastatyczna okreÅ›lana jest metodÄ… Windisch Kolbacha i wyraża siÄ™ w gramach maltozy powstaÅ‚ej przez dziaÅ‚anie amylaz ze 100g sÅ‚odu. Mokry, nie wysuszony słód zawiera 350 500 jednostek W.K. SiÅ‚a diastatyczna jasnych sÅ‚odów waha siÄ™ w granicach 180 300, zaÅ› ciemnych 100 240 jednostek W.K. Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej 4 www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych Surowce browarnicze ĆW. 2 Rok III Kierunek Technologia Å»ywnoÅ›ci Liczba Kolbacha wyraża procentowy stosunek rozpuszczalnego azotu w brzeczce do ogólnej zawartoÅ›ci azotu w sÅ‚odzie. Jest wskaznikiem stopnia rozkÅ‚adu enzymatycznego biaÅ‚ek. Liczby Kolbacha używa siÄ™ jako prostego i wygodnego wskaznika rozluznienia sÅ‚odu. Liczba Kolbacha Rozluznienie ponad 41% bardzo dobre 35 41% dobre poniżej 35% niedostateczne Słód jÄ™czmienny Słód jasny typu pilzneÅ„skiego jest sÅ‚odem prowadzonym chÅ‚odno, o Å›rednim stopniu rozluznienia i krótkim kieÅ‚ku. SÅ‚ody te nadajÄ… siÄ™ szczególnie dobrze do wyrobu dobrze chmielonego piwa typu pilzneÅ„skiego, o peÅ‚nym smaku i dobrej pienistoÅ›ci. Wyszczególnienie Jednostki WartoÅ›ci 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 siÅ‚a diastatyczna jedn.W.K. 220 280 SÅ‚ody wiedeÅ„skie sÄ… typem przejÅ›ciowym pomiÄ™dzy sÅ‚odem jasnym a ciemnym. Stosowane tylko sporadycznie. SÅ‚ody typu monachijskiego ciemne wyróżniajÄ… siÄ™ barwÄ…, zapachem oraz wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ciami smakowymi. Do ich produkcji można użyć jÄ™czmienia o wyższej zawartoÅ›ci biaÅ‚ka. SÅ‚ody ciemne nabierajÄ… charakterystycznego smaku i zapachu dziÄ™ki tworzeniu siÄ™ melanoidów (powstajÄ… na skutek reakcji cukrów z aminokwasami w podwyższonej temperaturze). Smak i zapach brzeczki z takich sÅ‚odów jest ostrzejszy, a siÅ‚a diastatyczna bardzo niska. SÅ‚ody specjalne SÅ‚ody karmelowe otrzymuje siÄ™ z dobrze rozluznionego sÅ‚odu mokrego. MogÄ… one mieć barwÄ™ od bardzo jasnego do ciemnego. Pod wpÅ‚ywem wysokich temperatur podczas prażenia zostaje obniżona dziaÅ‚alność enzymów, dlatego też ciemne sÅ‚ody nie mogÄ… same scukrzać. Słód melanoidowy charakteryzuje siÄ™ specyficznym smakiem i zapachem oraz mocniejszym zabarwieniem, powstaÅ‚ym dziÄ™ki reakcjom melanoidowym. Słód barwiÄ…cy (palony) Produkuje siÄ™ go z mocno nawilżonych normalnych sÅ‚odów przez prażenie w temperaturze 2400C. Ma zdolność zabarwiania roztworów, czysty, kawowy smak. Słód prażony jest bardzo higroskopijny. Słód diastatyczny. W browarnictwie stosuje siÄ™ go tylko sporadycznie, w przypadkach, gdy wystÄ™pujÄ… trudnoÅ›ci ze scukrzeniem lub też przerabia siÄ™ surowce niesÅ‚odowane. Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej 5 www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych Surowce browarnicze ĆW. 2 Rok III Kierunek Technologia Å»ywnoÅ›ci Słód proteolityczny Stosowany jest w Niemczech i Anglii, gdzie dodatek kwasów do produkcji piwa jest wzbronione. Słód ten wywiera okreÅ›lone dziaÅ‚anie zakwaszajÄ…ce, co jest istotne, gdy ma siÄ™ do czynienia z wodami wÄ™glanowymi. SUROWCE NIESAODOWANE Odpowiednimi surowcami zastÄ™pujÄ…cymi słód sÄ… zboża zawierajÄ…ce dostatecznÄ… ilość skrobi i cukru. Zboża lub inny niesÅ‚odowany surowiec mogÄ… być użyte tylko wraz ze sÅ‚odem, gdyż same nie scukrzajÄ… siÄ™. pszenica W stanie surowym nie jest na ogół przerabiana. Tylko w Belgii używa siÄ™ mniejszych iloÅ›ci pszenicy do produkcji specjalnych rodzajów piwa, wytwarzanych metodÄ… fermentacji spontanicznej, jak Lambic i Peterman. ryż należy do najbardziej wydajnych surowców skrobiowych. Podczas zacierania do roztworu przechodzi tylko maÅ‚a ilość biaÅ‚ka zawartego w ryżu, dlatego też używa siÄ™ go do produkcji piwa, które powinno być odporne na zmÄ™tnienie koloidalne oraz wytrÄ…canie siÄ™ osadów przy oziÄ™bianiu. Dodatek ryżu rozjaÅ›nia również barwÄ™ brzeczki, co jest cenione przy produkcji piwa eksportowego, od którego zazwyczaj wymaga siÄ™ barwy jasnej. Przy dodaniu ryżu smak piwa nie jest już tak peÅ‚ny, a przy dodaniu wiÄ™kszych iloÅ›ci drożdże tracÄ… swojÄ… zdolność kÅ‚aczkowania. kukurydza przed użyciem powinna być odpowiednio spreparowana, tzn. pozbawiona Å‚usek i zarodka, który zawiera tÅ‚uszcz. Twierdzi siÄ™, że dodanie kukurydzy nadaje piwu peÅ‚niejszy smak. 4. Chmiel Chmiel stosuje siÄ™ do produkcji piwa dla nadania mu szlachetnej i przyjemnej goryczy oraz specyficznego aromatu. ZwiÄ…zki goryczkowe, głównie Ä… kwasy chmielowe, które pozostajÄ… w brzeczce i piwie, majÄ… wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci antyseptyczne, wpÅ‚ywajÄ… one wiÄ™c na podniesienie trwaÅ‚oÅ›ci piwa. Chmielem dla piwowarstwa jest kwiatostan żeÅ„ski roÅ›liny wieloletniej, dwupiennej z rodziny konopiowatych o nazwie botanicznej Humulus lupulus (Chmiel uprawny). Chmiel dla piwowarstwa nie może być zanieczyszczony przez liÅ›cie i pÄ™dy, a szypuÅ‚ki nie mogÄ… być dÅ‚uższe niż 1 cm. Szyszki powinny być zielonkawo żółte, jedwabiste z poÅ‚yskiem, a ich wielkość mieÅ›cić siÄ™ w granicach 3 4 cm. PomiÄ™dzy listkami okrywowymi na wysokoÅ›ci ok. 1/3 znajduje siÄ™ mÄ…ka chmielowa, zwana lupulinÄ…. Lupulina jest głównym, z punktu widzenia piwowarstwa, skÅ‚adnikiem chmielu i wskazane jest, aby byÅ‚o jest jak najwiÄ™cej. Aromat chmielu w szyszkach caÅ‚ych powinien być podobny do siana, bez obcych zapachów. SkÅ‚ad chemiczny chmielu: " woda 12.5% " popiół 7.5% " bÅ‚onnik 13.3% " zwiÄ…zki biaÅ‚kowe 17.5% " olejki eteryczne 0.4% " wyciÄ…g eterowy 18.3% " garbniki 3.0% " pozostaÅ‚e skÅ‚adniki niebiaÅ‚kowe 27.5% Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej 6 www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych Surowce browarnicze ĆW. 2 Rok III Kierunek Technologia Å»ywnoÅ›ci Najważniejsza dla piwowarstwa jest duża zawartość żywic miÄ™kkich w chmielu. Chmiel w browarnictwie wystÄ™puje głównie pod postaciÄ…: " granulatu przechowywany bez dostÄ™pu powietrza i wilgoci. Po otwarciu, po 6 miesiÄ…cach traci 50% swojej wartoÅ›ci, " ekstraktu w puszkach jedno lub wiÄ™cej kilogramowych. Ekstrakty oznacza siÄ™ np. 1:4; 1:8; 1:12. Oznacza to, że 1 kg ekstraktu można zastÄ…pić odpowiednio 4, 8 i 12 kg chmielu prasowanego. Ekstrakty nie utleniajÄ… siÄ™, nie wydÅ‚użajÄ… procesu chmielenia i nie powodujÄ… strat brzeczki przy odchmielaniu, " proszku. 1 ogonek, 2 listki okrywajÄ…ce, 3 osadka, 4 lupulina Rys. 4. Budowa szyszki chmielowej: a) szyszka, b) przekrój podÅ‚użny szyszki. SÅ‚ownictwo: brzeczka - wort - chmielona - hopped wort - piwna - brewer s wort chmiel - hop ekstrakt - brzeczki - wort gravity - podstawowy - basic extract - rzeczywisty - real extract filtracja - filtration jÄ™czmieÅ„ - barley kieÅ‚kowanie - germination kwasy chmielowe - hop acids piwo - beer scukrzanie - saccharification słód - malt - piwowarski - brewer s malt - barwiÄ…cy - caramel malt - zielony(mokry) - green malt sÅ‚odowanie - malting siÅ‚a diastatyczna - diastatic activity skrobia - starch warzenie - brewing zacieranie - mashing Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej 7 www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt