81

PROCES PRODUKCJI PIWA

Autor: Adam Dąbek
Kierownik Warzelni Browaru Leżajsk S.A., Grupa Żywiec S.A.

Piwo jest to napój otrzymywany w wyniku fermentacji brzeczki piwnej, roztworu

przygotowanego z wody i surowców skrobiowych (słód jęczmienny) oraz chmielu pod

wpływem drożdży piwowarskich.

Jakość

Produkując piwo browar staje przed bardzo trudnym zadaniem dostosowania produktu do

oczekiwań klienta. Różnorodność technologii, stosowanych surowców oraz wielu innych

czynników powodują bardzo dużą ilość rodzajów piwa dostępnego konsumentowi.

Podstawowym oczekiwaniem konsumenta jest przekonanie, że to co kupuje jest bezpieczne i

dobrej jakości. Piwo należy produkować w ten sposób by w pełni spełniało oczekiwania

konsumenta, należy dokonać wszelkich starań by osiągnąć zadowolenie klienta, a jednocześnie

mieć pewność, że będzie ono bezpieczne, smaczne i trwałe. Systemy zapewnienia jakości ISO i

HACCP mają na celu dostarczenie klientowi oczekiwanego produktu. Aby osiągnąć zamierzony

cel potrzebna jest współpraca załogi, na wszystkich szczeblach. Pracownicy mają pierwszy

kontakt z surowcem, procesem, produktem, wpływając bezpośrednio na końcową jakość

wyrobu. Pracownicy są kluczowym elementem na każdym z etapów wprowadzania jakości.

Podstawowe surowce stosowane do produkcji piwa:



Słód jęczmienny



Woda



Chmiel



Drożdże

Słód

Słód jest to produkt przerobu jęczmienia browarnego w procesie słodowania.

Dlaczego jęczmień jest używany w browarnictwie?



posiada wysoką zawartość skrobi - ok. 67 % s.s.



korzystną zawartość białka , najlepiej - 10-11 %



łuska jęczmienia spełnia funkcję ochronną w procesie słodowania, a w dalszym procesie na

warzelni stanowi naturalny materiał filtracyjny



posiada korzystny wpływ na własności smakowe piwa.

82

Do produkcji słodu nadaje się jęczmień jary, bez zanieczyszczeń i o wysokiej sile witalnej, tzn.

wysokiej zdolności kiełkowania.

Cel słodowania: uaktywnienie, produkcja i wykorzystanie działania enzymów z jęczmienia

Woda

W browarnictwie wodę zużywamy:

-

do słodowania jęczmienia

-

do celów technicznych (kotłownia, chłodzenie)

-

do mycia urządzeń i opakowań

-

do zacierania słodu i wyprodukowania brzeczki słodowej

Wymagania jakościowe dla wody jako surowca i wszędzie tam, gdzie następuje jej

kontakt z piwem, jęczmieniem są określane Zarządzeniem Ministra Zdrowia i Opieki

Społecznej dla wody zdatnej do picia. Ponadto wodę poddaje się korekcie składu chemicznego

w zależności od pH oraz zawartości różnych soli wapnia, magnezu, żelaza, manganu. Każda

woda pitna, zarówno bardzo miękka jak i bardzo twarda nadaje się do produkcji piwa. Jest tylko

pytanie, jakim kosztem następuje jej uzdatnianie.

Zużycie wody do produkcji piwa, w zależności od stanu technicznego browaru waha się

od 3,5 do 12 hl na 1 hl wyrobu gotowego.

Chmiel

Uważany często za główny składnik piwa. Szyszki chmielowe zawierają żywice, którym

piwo zawdzięcza charakterystyczny gorzki smak, oraz olejki eteryczne. W tych ostatnich dzięki

chromatografii gazowej zidentyfikowano ponad 200 różnych składników aromatycznych. Nic

dziwnego, że w chmielowym napoju spotykamy takie bogactwo smaku i zapachu.

Rozróżnia się odmiany chmielu: aromatyczne i goryczkowe. Odmiany te różnią się

zawartością olejków chmielowych oraz substancji goryczkowych określanych jako:



-kwasy i



-kwasy. Szyszki chmielowe zbierane z plantacji są jak najszybciej przetwarzane, aby zapobiec

“starzeniu się” chmielu.

Drożdże

Drożdże - są to drobnoustroje jednokomórkowe, należące do grupy grzybów. Celem

stosowania drożdży jest przeprowadzenie fermentacji alkoholowej, podczas której następuje

zamiana cukrów (maltoza, glukoza, fruktoza) na alkohol etylowy i dwutlenek węgla.

C

6

H

12

O

6

------- 2C

2

H

5

OH + 2CO

2

+ energia cieplna

83

Rozróżnia się drożdże fermentacji dolnej i górnej fermentacji.

Drożdże górnej fermentacji charakteryzują się tym, że fermentują w wyższych

temperaturach (15-25°C) i podczas fermentacji zbierają się na powierzchni piwa tworząc

kożuch.

Drożdże dolnej fermentacji fermentują w niższych temperaturach (6-12°C), a po

zakończonej fermentacji osiadają na dno naczynia, co określa się “kłaczkowaniem” drożdży.

Produkcja brzeczki

Podstawowe etapy w produkcji brzeczki to:

1. Śrutowanie słodu

2. Zacieranie

3. Filtracja zacieru

4. Gotowanie brzeczki

5. Oddzielenie osadów w kadzi osadowej Whirpool

6. Chłodzenie brzeczki

Śrutowanie słodu

W czasie procesu zacierania enzymy rozkładają związki nierozpuszczalne w związki

rozpuszczalne, aby enzymy mogły oddziaływać na substancje zawarte w słodzie słód należy

rozdrobnić. Śrutowanie jest procesem mechanicznego rozdrobnienia, w którym należy chronić

łuskę słodu przed rozdrobnieniem, ponieważ jest ona potrzebna jako materiał filtracyjny w

trakcie filtracji zacieru.

Zacieranie

Zacieranie jest najważniejszym procesem przy wytwarzaniu brzeczki. W trakcie

zacierania śruta zostaje wymieszana z wodą i substancje zawarte w słodzie przechodzą do

roztworu jako składniki ekstraktu. Większość substancji zawartych w słodzie jest

nierozpuszczalna a do piwa mogą przechodzić tylko substancje rozpuszczalne, dlatego

konieczne jest przeprowadzenie nierozpuszczalnych substancji śruty w rozpuszczalne, czyli

wytworzenie dużej ilości ekstraktu. Substancje rozpuszczalne to: cukry, substancje mineralne i

określone substancje białkowe. Substancje nierozpuszczalne to skrobia, celuloza. Celem

zacierania jest zupełny rozkład skrobi do cukrów i dekstryn. Główna ilość ekstraktu powstaje

podczas działania enzymów w ich optymalnych warunkach. W trakcie zacierania temperaturę

zacieru podnosi się do optymalnych temperatur dla działania enzymów. Stosowane są

następujące przerwy dla działania enzymów:

84

.

100

75

75

72

77

100

64

58

58

64

72

77

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

105

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

105

110

115

120

125

130

135

140

145

150

155

160

165

170

175

180

185

190

195

Czas [min]

Te

m

pe

ra

tur

a

[

o

C]

zasyp grysu +
śrutowanie
zacieru I część

śrutowanie
II część

1. Przerwa białkowa i β-glukanowa 52-54

o

C

Rozkład skrobi musi być poprzedzony rozkładem β-glukanów otaczających cząsteczki

skrobi. β-glukan –substancja, która przy źle prowadzonym procesie zacierania może zmienić

swoje właściwości i przejść w formę żelu znacznie utrudniając proces filtracji zacieru,

podwyższając lepkość brzeczki. W wyniku enzymatycznego rozkładu substancji białkowych

tworzą się niskocząsteczkowe substancje białkowe szczególnie peptydy i aminokwasy, które

stanowią niezbędne pożywienie dla drożdży. Zbyt długa przerwa białkowa daje jednak złą pianę

(na pienistość korzystnie wpływają wysokocząsteczkowe substancje białkowe).

2. Przerwa maltozowa.

Przerwa w temperaturze od 62 do 65°C jest optymalna dla działania β-amylazy, która od

nieredukującego końca łańcucha skrobi odszczepia cząsteczki maltozy. Przez dłuższe zacieranie

w tej temperaturze uzyskujemy piwa z wyższym ostatecznym stopniem odfermentowania.

3. Przerwa docukrzania

Przerwa w temperaturze od 72°C do 75°C stwarza optymalne warunki dla działania α-

amylazy. Długie łańcuchy skrobi α-amylaza rozkłada do mniejszych dekstryn.

4. Zakończenie zacierania w temperaturze 78°C

W zależności od sposobu prowadzenia zacierania rozróżniamy dwie grupy procesów zacierania:

1. Procesy infuzyjne

2. Procesy dekokcyjne.

Rys. 1. Wykres zacierania dekokcyjno-infuzyjnego

85

Filtracja zacieru

Głównym celem prowadzenia filtracji zacieru jest oddzielenie części stałych [łuski,

zarodków, i innych] zwanych wysłodzinami lub młótem, które w procesie zacierania nie

rozpuszczają się, od roztworu zawierającego rozpuszczalne składniki – czyli brzeczki.

Gotowanie brzeczki

Celem gotowania brzeczki jest:

-

Rozpuszczenie i przemiana substancji chmielu

-

Wytwarzanie i wytrącenie związków białkowo-garbnikowych

-

Odparowanie wody

-

Sterylizacja brzeczki

-

Zakwaszenie brzeczki

-

Zniszczenie enzymów

-

Wzrost zabarwienia brzeczki

-

Wytworzenie substancji redukujących

-

Obniżenie zawartości DMS i innych lotnych substancji

Wybicie brzeczki

Przez wybicie brzeczki rozumie się wypompowanie wygotowanej brzeczki z kotła

warzelnego do kadzi osadowej z zawirowaniem. Kadź osadowa Whirpool jest to urządzenie do

oddzielania osadu gorącego z brzeczki. Zbiornik ten stanowi pierwszy element linii chłodzenia

brzeczki. W chwili rozpoczęcia wybicia do kotła warzelnego dodawany jest ZnSO

4

. Cynk

wzmaga syntezę białka w komórce drożdży.

Fermentacja brzeczki

Aby brzeczka stała się piwem zawarte w niej cukry muszą zostać przetworzone przez

enzymy drożdży w etanol i dwutlenek węgla. Istotne jest również zjawisko wytwarzania bardzo

wielu produktów ubocznych fermentacji, które mają bardzo istotny wpływ na jakość

produkowanego piwa

Fazy fermentacji

Faza I – nastawienie fermentacji.

Drożdże w pierwszym okresie fermentacji muszą się przyzwyczaić do nowych warunków.

Środowisko brzeczki jest dla nich stresujące inna jest temperatura, pH, koncentracja cukrów

jest wysoka. Ta faza trwa zazwyczaj kilka godzin.

Faza II – faza logarytmicznego wzrostu

86

Po zaadaptowaniu się do nowych warunków drożdże zaczynają czerpać z bardzo bogatego

otoczenia wszystkie substancje potrzebne do życia. Warunki są dla nich idealne ponieważ w

brzeczce znajdują się :

-

Aminokwasy do budowy struktur komórkowych

-

Fosforany do tworzenia w mitochondriach wysokoenergetycznego związku o nazwie ATP

-

Kwasy tłuszczowe do budowy błon komórkowych

-

Cukry do gromadzenia substancji zapasowych [glikogen]

-

Mikroelementy [Zn, Ca] do przebiegu procesów enzymatycznych

Z chwilą gdy tlen rozpuszczony w brzeczce zostanie wyczerpany na oddychanie

komórek, muszą one ograniczyć swoją gospodarkę energetyczną do beztlenowego procesu

glikolizy, pozwalające uzyskać niezbędne im do życia skromne ilości energii przez fermentację

- przemianę cukrów na alkohol i CO

2

.

III faza – dofermentowanie

W brzeczce nie ma już praktycznie cukrów łatwo dostępnych, co powoduje, że drożdże

zaczynają wykorzystywać zgromadzone zapasy. Stężenie niekorzystnych metabolitów wpływa

hamująco na procesy życiowe drożdży. Drożdże zaczynają zbierać się w konglomeraty

[kłaczki], które powoli zaczynają powoli opadać. W tej fazie drożdże wydzielają do otoczenia

enzymy i produkty przemiany materii. Słabsze komórki obumierają i na skutek autolizy błon

komórkowych zawartość komórki wylewa się. W tej fazie należy drożdże odebrać

IV faza – leżakowanie

W tej fazie mimo niskich temperatur procesy życiowe drożdży przebiegają nadal. Energię do

ich prowadzenia komórki czerpią głównie z rozkładu i fermentacji substancji zapasowych

zgromadzonych wcześniej. Następuje kłaczkowanie drożdży (drożdże łączą się w aglomeraty w

postaci kłaczków i osiadają na dnie tanku). Stabilizuje się bukiet smakowo aromatyczny piwa.

Wysycenie piwa CO

2

.

Filtracja piwa

Celem procesu filtracji piwa jest otrzymanie trwałego produktu bez wyraźnych zmętnień, czy

też opalizacji. Z piwa w procesie filtracji powinny być usunięte substancje, które w czasie

przechowywania mogłyby spowodować powstanie zmętnień obniżających jakość piwa.

87

Technologia HGB

Stosowana metoda HGB polega na wyprodukowaniu brzeczki o stężeniu wyższym niż

piwo gotowe i następnie normalizacji przefermentowanego piwa do założonych parametrów

technologicznych przy pomocy specjalnie przygotowanej wody.

Technologia HGB wymaga specjalnego podejścia do procesu:

-

brzeczka ma wyższe stężenie – proces fermentacji trwa nieco dłużej

-

brzeczka musi mieć odpowiedni skład zwłaszcza jeśli chodzi o substancje białkowe frakcji

odpowiedzialnych za tworzenie piany

-

w czasie fermentacji tworzy się więcej ubocznych produktów fermentacji (głownie estrów i

alkoholi wyższych).

Piwo a zdrowie konsumenta

Współcześnie troskę o jakość piwa powinni przejawiać producenci ze względu na

naukowo dowiedzione pozytywne oddziaływanie tego napoju na zdrowie konsumenta.

Piwo:

-

pobudza trawienie i łagodzi pragnienie,

-

ma zbliżoną wartość kaloryczną do wartości mleka

-

zawiera witaminy z grupy B (B1, B2, B6),

-

posiada korzystniejszą zawartość jonów wapnia, potasu i magnezu od wielu uznanych wód

mineralnych,

-

działa moczopędnie, korzystnie w niektórych chorobach nerek

-

działa łagodząco i zapobiegawczo w chorobach krążenia i osteoporozie, a nawet wykazuje

działanie antynowotworowe dzięki zawartości związków polifenolowych.