1. Rodzaje ścieków i ich typowe składniki

Ścieki to mieszanina zużytej wody oraz różnego rodzaju substancji płynnych, stałych, gazowych, radioaktywnych oraz ciepła usuwanych z terenów miast i zakładów przemysłowych. Ścieki w ogólnej swej masie zawierają przede wszystkim wodę, której ilość dochodzi nawet do 99,9%. Same więc zanieczyszczenia zawierają w istocie niewielki procent ścieków

Zanieczyszczenia wód mogą  być:

• naturalne - pochodzące z domieszek zawartych w wodach powierzchniowych i podziemnych, np. zasolenie, zanieczyszczenie humusem, związkami żelaza;

• sztuczne (antropogeniczne) - związane z działalnością człowieka, a pochodzące głównie ze ścieków, a także z powierzchniowych i gruntowych spływów z terenów przemysłowych, rolniczych, składowisk odpadów komunalnych (wysypisk śmieci).

Zanieczyszczenia sztuczne dzielimy na

• biologiczne - spowodowane obecnością drobnoustrojów, np. bakterii, wirusów, glonów, grzybów, pierwotniaków i ich toksyn;

• chemiczne - odnoszą się do zmian składu chemicznego i odczynu (pH). Należą do nich: oleje, benzyna, smary ropa, chemiczne środki ochrony roślin - pestycydy, nawozy sztuczne, węglowodory aromatyczne, sole metali ciężkich, kwasy, zasady, fenole.

Główne zanieczyszczenia wód: detergenty - syntetyczne substancje powierzchniowo czynne, są bardzo trwałe i nie ulegają biodegradacji. Detergenty wpływają hamująco na procesy samooczyszczania się wody i działają toksycznie na organizmy żywe. Pestycydy - Powodują pogarszanie stanu sanitarnego wód podziemnych, działają toksycznie, naruszają procesy samooczyszczania się wód, przyczyniają się do zjawiska eutrofizacji wód (wzbogacania w substancje pokarmowe ). Mają długi czas rozpadu i zdolność kumulowania w środowisku. Fenole - to związki aromatyczne, jedne z najbardziej uciążliwych dla otoczenia. Dostają się do wód wraz ze ściekami komunalnymi i przemysłowymi. Woda zanieczyszczona fenolami ma odrażający smak, a ryby w niej żyjące nie nadają się do spożycia. Są to substancje toksyczne i wywołujące oparzenia skóry. Węglowodory aromatyczne - Pochodzą głównie z przemysłu, motoryzacji, spalania węgla oraz z rolnictwa oraz wraz ze ściekami z intensywnej hodowli zwierząt (gnojowica). Można wprawdzie sprawić, że określone zasoby wodne staną się w wyniku zanieczyszczenia nieprzydatne dla człowieka lub nawet szkodliwe, ale zarówno w procesach naturalnych, jak i sztucznych możliwe jest ich oczyszczanie i powtórne użycie. Metale ciężkie (Hg, Cd, Cr, Mn, Cu, Fe)- dostają  się do wód wraz ze ściekami przemysłowymi, z odpadami, ze spływami z pól, z hałd hutniczych. Mają zdolność kumulowania się  w osadach dennych, są toksyczne dla organizmów również dla człowieka, mogą powodować trwałe i nieodwracalne uszkodzenia różnych narządów, np. nerek, mózgu, rdzenia kręgowego. Radioizotopy. Mikroorganizmy - przede wszystkim bakterie chorobotwórcze i wirusy przedostające się do wód ze ścieków komunalnych, a także przemysłu, np. Skórzanego. Zanieczyszczenia termiczne, wody te podnoszą temperaturę naturalnych lub sztucznych zbiorników wodnych i prowadzą do poważnych zmian w ich florze i faunie. Najczęściej obumierają rodzime gatunki roślin i zwierząt, a na ich miejsce pojawiają się nowe.

Zanieczyszczenia organiczne powstają w trakcie produkcji mas plastycznych, w wytwórniach barwników i tworzyw sztucznych (fenole), w przemyśle gumowym, przy rafinacji ropy naftowej (głównie węglowodory), odpady z garbarni, gorzelni, browarów, cukrowni, celulozowni oraz z przemysłu mięsnego.

Ochronę  wód przed zanieczyszczeniami realizuje się  różnymi sposobami. Zaliczamy do nich: oszczędne gospodarowanie wodą i zwiększenie jej zasobów dyspozycyjnych dzięki oczyszczaniu ścieków i innych wód zanieczyszczonych; zmniejszenie strat w gospodarce powodowanych wodami zanieczyszczonymi (ochrona stalowych urządzeń i budowli, ochrona przed rozprzestrzenianiem się chorób itp.);

Metody oczyszczania ścieków:

Mechaniczny - polegający na rozdrobnieniu, cedzeniu, filtrowaniu, sedymentacji (opadaniu zanieczyszczeń na dno), wirowaniu, flotacji (wypływanie zanieczyszczeń na powierzchnie wody w postaci piany). Do tych celów służą zwykle takie urządzenia: kraty i sita, na których oddziela się wleczone ciała stale; piaskowniki, w których opadają cząstki ciała stałego o wymiarach do 0,2 mm. Sedymentują one w ciągu 1 minuty; odtłuszczalniki i urządzenia rozdrabniające; osadniki wstępne, w których zatrzymywane są łatwo opadające zawiesiny Sedymentacja następuje w czasie 2 godzin. Drobniejsze zawiesiny przechodzą do drugiego stopnia oczyszczania.

Biologiczny - polegający na rozkładzie (zmineralizowaniu) zanieczyszczeń przez mikroorganizmy (głównie bakterie tlenowe) występujące w tzw. osadach czynnych (bakterie, pierwotniaki, wrotki i nicienie) lub błonach biologicznych (organizmy osiadłe na złożu biologicznym). Na tym etapie oczyszczania usuwa się rozpuszczone lub znajdujące się w postaci bardzo drobnej zawiesiny substancje organiczne, takie jak: tłuszcze, białka i węglowodany. Jednocześnie oddziela się resztki drobnej zawiesiny substancji mineralnych. Głównymi urządzeniami technicznymi stosowanymi w tym procesie są: złoża biologiczne, komory osadu czynnego oraz komory fermentacyjne. W ciągu 8 godzin oczyszczania uzyskuje się obniżenie zawartości zanieczyszczeń substancjami organicznymi o 85%. Ścieki po drugim stopniu oczyszczania zawierają zawiesiny kłaczkowate, które są oddzielane w osadnikach wtórnych.

Usuwanie związków biogennych (azotu i fosforu) - pozostałe azotany z oczyszczonych ścieków usuwa się za pomocą mikroorganizmów w procesie denitryfikacji. Azotany są redukowane do azotynów, a następnie do azotu gazowego, który ulatnia się ze ścieków. Związki fosforu można usunąć również przy wykorzystaniu odpowiednich mikroorganizmów oraz przez dodanie siarczanu glinu, chlorku żelaza lub wodorotlenku wapnia.

Proces odnowy wody, w którym uzyskuje się wodę zdatną do picia oraz na potrzeby gospodarcze. Na tym etapie usuwa się rozpuszczone substancje nieorganiczne, np. sól. Następnie woda jest filtrowana i dezynfekowana za pomocą chloru lub ozonu. Otrzymuje się wodę pierwszej klasy czystości, pozbawioną bakterii i zdatną do picia. 

Wyróżniki charakteryzujące obciążenie ścieków: BZT5; ChZT; sucha pozostałość; węgiel organiczny; zawartość związków chloru; zawartość azotu (organicznego i nieorganicznego); zawartość siarczanów; zawartość Mg, Ca

2. Para wodna jako nośnik ciepła w przemyśle spożywczym

Większość procesów technologicznych przemysłu spożywczego wymaga ogrzewania i chłodzenia. Zarówno ogrzewanie jak i chłodzenie występują przy wstępnej obróbce surowca( np. rozparzanie) oraz przy obróbce właściwej a także utrwalaniu. Procesy te( ogrzewanie i chłodzenie) są konieczne nie tylko w działach produkcyjnych ale również w działach pomocniczych takich jaki: wytwarzanie pary grzejnej, czynniki chłodnicze czy też czyszczenie i wyjaławianie aparatury technologicznej.

Najczęściej stosowanym nośnikiem ciepła w przemyśle spożywczym jest para wodna.Jest to produkt odparowywania wody w instalacji kotłowej. Wyróżniamy trzy rodzaje pary:

• Para nasycona- para będąca w stanie równowag z wodą z której powstała w danych warunkach temperatury i ciśnienia, zawierająca w swej masie kropelki nie odparowanej wody

• Para nasycona sucha- para w temperaturze nasycenia, tj. temperaturze wrzenia wody, z której powstała, bez fazy ciekłej

• Para przegrzana-para sucha ogrzana powyżej temperatury nasycenia.

• Niekiedy używane jest pojęcie „Para żywa” co oznacza parę doprowadzaną bezprzeponowo do produktu, wody lub innego medium.

Ten nośnik ciepła odznacza się największą pojemnością cieplną. Powszechne zastosowanie pary wodnej wynika z jej zalet jako nośnika ciepła. Można ją bez trudu przesyłać w miejsca znacznie oddalane od miejsca wytwarzania. Duże współczynniki przenikania ciepła uzyskiwane przy ogrzewaniu wymienników ciepła parą, umożliwia znaczne zmniejszenie ich powierzchni wymiany ciepła, a więc i kosztów inwestycyjnych wymiennika. Kondensacji pary wodnej towarzyszy duża zmiana jej entalpii¹, wskutek czego do przekazania dużych ilości ciepła potrzeba niedużej masy pary. Entalpia pary(pojemność cieplna) w temperaturze 100^oC pod ciśnieniem 98066Pa wynosi 2679kJ/kg, a ciepło parowania i skraplania( i skraplania) 2260kJ/kg. Stała temperatura kondensacji pary w danych warunkach ułatwia utrzymanie stałych parametrów pracy i Ew. ich regulowanie.

Główną wadą pary wodnej, jako nośnika ciepła jest znaczny wzrost ciśnienia związany ze wzrostem temperatury. Stąd też ogrzewanie produktu do temperatury 150-160oC wymaga zastosowania nasyconej pary wodnej o ciśnieniu 0,5-0,7 MPa. Ma to duży wpływ na konstrukcje aparatu i warunki wymiany ciepła.

Parę wytwarza się głównie w urządzeniach kotłowych przystosowanych do spalania określonych rodzajów paliw oraz do produkcji pary wodnej o odpowiednich parametrach. Zakłady przemysłu spożywczego mają najczęściej specyficzny profil produkcji, polegający na zmiennym natężeniu produkcji w cyklu rocznym i dobowym. Powyższe uwarunkowania decydują o sposobie eksploatacji urządzenia kotłowego z uwzględnieniem:

• Wydajności

• Przystosowania do zmiennych obciążeń w cyklu produkcyjnym

• Parametrów produkowanej pary

• Rodzaju i właściwości paliwa

• Pojemności wodnej kotła

• Rodzaju paleniska

Najczęściej stosowane są w zakładach kotły płomieniowe i wodnorurkowe. W dużych zakładach przemysłu spożywczego( w których stosuje się parę o wysokim ciśnieniu) eksploatuje się także kotły innych typów np. opromieniowanie konwekcyjne. Coraz częściej w małych zakładach stosuje się generatory pary przeznaczone do szybkiego wytwarzania pary. Podczas przerwy w pobieraniu pary ma miejsce automatyczne zamknięcie dopływu paliwa lub energii elektrycznej, eliminując powstanie nadciśnienia czego nie można uniknąć w konwencjonalnych urządzeniach kotłowych.

Do przesyłania pary wodnej stosuje się instalacje rurociągowe. W zakładach w których nośnikiem energii jest para wodna uzyskuje się skropliny . Racjonalne zużycie skroplin zmniejsza zużycie paliwa. Do odzysku skroplin przemysłowych stosuje się odwadniacze pływakowe. Zadaniem odwadniacza jest odzyskanie z pary wodnej pod stałym ciśnieniem , maksymalnej ilości energii i odprowadzenie skroplin, przy jedniczesnym uniemożliwieniu odpływu pary.

: Para to naturalny nośnik ciepła, który spełnia następujące wymagania stawiane dobremu nośnikowi:

- nietoksyczna

- duża pojemność cieplna

- zawiera mało substancji obcych

- może mieć właściwości hydrodynamiczne

- może charakteryzować się dużym zakresem temperatur w zakresie niskich ciśnień

- powinna być tania i łatwo dostępna (ale nie jest)

W przemyśle stosuje się parę nasyconą, wilgotną, ponieważ oddaje ona łatwiej ciepło niż para przegrzana- bardziej ekonomicznie jest wytworzyć parę przegrzaną, wykorzystując parę nasyconą ;) tak powiedział Tuszyn

Parametry: ciśnienie od 2 do 12 barów (przeważnie 5-6 barów), temperatura 170-180°C.

Wytwornice pary: z ogrzewaniem elektrycznym, olejowym i gazowym.

3. Odpady przemysłu fermentacyjnego i możliwości ich zagospodarowania.

Odpady browarnicze: wysłodziny i chmieliny, drożdże odpadowe, osady gorące, osady zimne, zużyte ziemie okrzemkowe (do prod cegieł, asfaltu betonu lub jest regenerowany), pył słodowy.

Odpadem po filtracji brzeczki jest młóto (wysłodziny), które jest używane jako pasza dla zwierząt lub dodatki do pasz. Młóto jest produktem ubocznym przy produkcji piwa.W jego skłąd wchodzą te składniki jęczmienia, które tylko częściowo zostały rozpuszczone w trakcie hydrolizy enzymatycznej.

Główną masą odpadową z procesów technologicznych przy produkcji win są wytłoki. Stanowią one źródło takich składników jak: węglowodany, białka, substancje pektynowe, substancje mineralne, błonnik, tłuszcze i woski, substancje barwnikowe i aromatyczne, witaminy, kwasy, aldehydy i alkohole.

Mogą one być zagospodarowane jako pasza dla zwierząt oraz do produkcji pektyny, nawozów, preparatów polifenolowych, do produkcji innych barwników, suplementów diety, dodatki do herbatek owocowych .

W Polsce część wytłoków jest przekazywana właśnie do produkcji pektyny, na którą jest duże zapotrzebowanie w przemyśle owocowym np. do produkcji dżemów.

Wykorzystuje się je również do produkcji naturalnych czerwonych barwników – antocyjanów – dla przemysłu spożywczego.

Odpadem w gorzelnictwie jest wywar gorzelniczy jest wykorzystywany jako pasza dla zwierząt. Produkty uboczne fermentacji alkoholowej: przedgon (octan etylu, metanol), pogon (kw. tłuszczowe, alkohole fuzlowe).

4. Charakterystyka winogron i innych surowców do produkcji win

Wino- naturalny napój alkoholowy, otrzymany po fermentowaniu soku z winogron (owoców winorośli). Gatunki winogron (w obrębie gatunku do kilku tys. Szczepów): Vitis vinifera (Europa), Vitis labrusca (USA, łatwo schodząca skórka), Vitis rotundifolia. Szczepy (odmiany) winogron: Cabernet Sauvignon, Pinot Noir, Merlot, Cabernet Franc, Syrah, Riesling, Chardonnay, Gewűrztraminer Sauvignon Blanc, Muscat

Szczepy (odmiany) uprawiane w PL: Cascade (franc.)- 15-19% cukru, Dunaj (słowac.)- 18-20% cukru, Pinot Noir Precoce (franc.)- 16-20% cukru, Regent (niem.)- 17-20% cukru, Rondo (niem.)- 17-19% cukru, Aurora (franc.)- 16-20% cukru, Bianca (węg.)- 18-22% cukru, Jutrzenka (pol.)- 18-22% cukru

Szczep : Klimat : Gleba

Inne owoce do produkcji win (win owocowych): agrest, borówki brusznice, bez czarny, czereśnie, jabłka, jeżyny, porzeczki (białe, czerwone, czarne), wiśnie

Wymagania dla winogron do produkcji wina: Cukier min. 18%; Kwasowość 6-9 g/L [kwas jabłkowy do 60%, kwas winowy do 40%, poza tym: bursztynowy, benzoesowy (borówki, żurawiny, jagody), glukuronowy, pirogronowy, mlekowy (w wiśniach ok. 10%)].

Owce kwasowość ogólna3,5-9 g/l lotna do 1,3 g/l (duża zawartość cukrów garbników kwasów barwników – ekstraktu)

Skład to funkcja: gatunku, odmiany, warunków klimatycznych

Siarkowanie: Przechowywany moszcz do 1250 mg/L- potem desulfitacja przez podgrzanie + mieszanie. 1 g pirosiarczanu/ 10 kg owoców przy fermentacji w miazdze- ochrona przed bakteriami octowymi, pleśniami

Pożywki- źródło P i N: (NH₄)₂HPO₄ fosforan amonowy dwuzasadowy, (NH₄)₂CO₃ węglan amonu, NH₄Cl chlorek amonu

Barwniki: karmel- do wina białego,wino z czarnych jagód, z czarnych porzeczek- w niewielkich ilościach do win czerwonych

Drożdże: Szczepy: Chablis, Riesling, Bingen, Tokay, Madera, Sherry, Bordeaux, Chambertinm Portwein, Malaga (krótki czas adaptacji do środowiska, szybkie zafermentowanie, intensywna fermentacja o prawidłowym przebiegu, prowadzenie fermentacji w szerokim zakresie temperature, znikoma zdolność do produkcji piany, mała wrażliwość na wysokie stężenie kwasów.)( inne specyficzne charakterystyki w zależności od produkowanego wina np: odporność na wysokie ciśnienie I CO2 – do prod szampanów, tolerancja wysokiej zawartości garbników – wina czerwone,)

Zioła do wina Wermut: nalewka wermutowa (do kilkudziesięciu składników), tradycjyjnie z Włoch z piołunem alpejskim.

Surowce pomocnicze: Cukier- do dosłodzenia po pozytywnym rozpatrzeniu petycji, Aromaty, Barwniki, CO₂- saturacja (wina gazowane), Spirytus (podwyższanie mocy)- wina wzmocnione: Malaga, Madera, Sherry, Porto; zwiększanie mocy win <12% (ochrona przed kożuchem- 24-26°C: Candida, Hansenula, Pichia, Torulopsis; ochrona przed bakteriami octowymi- 30°C), Kwas cytrynowy- do dokwaszenia, SO₂- wina białe min. 25 mg/L, wina czerwone min 15 mg/L (antyoksydacyjne działanie polifenoli; w winie słodkim nawet do 400 mg/L- ochrona przed wznowieniem fermentacji przez drożdże. Ponadto ochrania przed rozwojem: bakterii mlekowych i octowych, dzikich drożdży w winie, brązowieniem win białych. Wiąże etanal, który osłabia smak i zapach wina.

5. Charakterystyka surowców przemysłu gorzelniczego

Do produkcji spirytusu wykorzystuje się wiele surowców roślinnych zawierających różne węglowodany.

Wyróżnia siędwie zasadnicze grupy surowców:

􀂙zawierające cukry bezpośrednio fermentujące, głównie sacharozę, glukozę, fruktozę,

􀂙zawierające różne polisacharydy, które należy poddaćhydrolizie do cukrów fermentujących, głównie mono-i dwusacharydów, ulegających fermentacji przy udziale niektórych rodzajów drożdży i bakterii.

do pierwszej grupymożna zaliczyć: owoce i warzywa, buraki cukrowe i trzcinęcukrową, odpady przemysłu spożywczego oraz melasę

􀂙do drugiejróżne ziarna zbóż, ziemniaki, topinambur, cykorię, maniok (kasawę, tapiokę), odpady przemysłowe, jak równieżsurowce i odpady lignino-celulozowe.

Gorzelnie rolnicze przerabiają głównie surowce pochodzenia rolniczego (ziemniaki, zboża, buraki, owoce, warzywa, nasiona chwastów, poślad, kasztany, żołędzie itp.) Gorzelnie przemysłowe przerabiają surowce (odpady) pochodzenia przemysłowego (melasę, ługi posulfitowe itp.) Do zacieru w gorzelni rolniczej można stosować do 10% melasy.

Do uparowanych surowców dodaje się słód jęczmienny w postaci rozdrobnionej lub tzw. mleczka słodowego i poddaje zacieraniu obejmującemu szereg procesów enzymatycznych. Do najważniejszych należą procesy hydrolizy skrobi, potocznie określane jako scukrzanie skrobi. W gorzelnictwie wykorzystuje się tzw. „słód długi” (okres słodowania od 10–18 dni), zielony (mokry nie suszony) doskonale nadający się do scukrzania skrobi obcej. Na 100 kg skrobi zacieranej stosuje się od 13 – 15 kg słodu.

Do scukrzonego zacieru (zacieru słodkiego) dodaje się zawiesinę drożdży po wcześniejszym wychłodzeniu do temperatury fermentacji. W gorzelnictwie stosuje się specjalne rasy drożdży należące do gatunku Saccharomyces cerevisiae. Są to drożdże górnej fermentacji, silnie rozmnażające się, szybko fermentujące (glukozę, fruktozę, sacharozę, maltozę, niektóre rasy: mannozę, galaktozę, laktozę i rafinozę), dające stężenie alkoholu etylowego do 10 –11%. (mało wrażliwe na stężenie alkoholu do 10%, nie wrażliwa na Twyższe niż 35*C, szybko fermentujące cukry)

Do gaszenia piany stosuje się oleje roślinne, oleje porafinacyjne, kwasy tłuszczowe, słód owsiany (4% tłuszczu). Nie wolno natomiast stosować olejów mineralnych (nafty, oliwy itp.).

6. Surowce piwowarskie

Do podstawowych surowców piwowarskich należą jęczmień, chmiel, woda i drożdże.

Na słód piwowarski nadają się głównie dwurzędowe odmiany jęczmienia jarego.

Jeczmiona dwurzędowe maja duże, brzuchate ziarna. Dzięki temu ziarno zawiera więcej

cennych dla browaru składników, a mniejszy udział łuski oznacza mniej garbników i ciał

gorzkich. Jego cecha charakterystyczna sa ziarna symetrycznie podzielone bruzdka.

O przydatności jęczmienia do produkcji piwa decyduje wysoka zawartość skrobi oraz na stałe przyrośnięta plewka ziarna, która nie odpada ani podczas młócki ani dalej podczas przerobu na słód, stanowiąc naturalną warstwę filtracyjna.

Ziarna mączyste, nie zawierające białka zapasowego w bielmie, lepiej chłoną wodę, i szybciej ulęgają rozluźnieniu, przez co SA bardziej pożądane w browarnictwie.

W browarnictwie jęczmień na słód nie powinien przekraczać zawartości 11,5% białka.

kiełkowania. Jęczmień charakteryzują:

1) czynniki fizyczne:

• ciężar 1000 ziaren

• wyrównanie

2) czynniki fizjologiczne:

• zdolnosc kiełkowania

3) czynniki chemiczne:

• skład chemiczny.

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. (cechy: suchy nie pokryty kurzem, zapach czysty słodowy, bez obcych zapachów, łuska o równomiernej prawidłowej barwie,)

wilgotnosc % 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

Chmiel – Humulus Lupulus – to roślina dwupienna, należąca do grupy pokrzywowatych i rodziny konopiowatych. konopiowatych browarnictwie wykorzystywane są jedynie owoce żeńskie. Lupulina jest głównym, z punktu widzenia piwowarstwa, składnikiem chmielu i wskazane jest, aby było jest jak najwięcej. Aromat chmielu w szyszkach całych powinien byc podobny do siana, bez obcych zapachów. (jak najwięcej : substancji goryczkowych18-22%, garbników do3,5% i olejków chmielowych0,5-1,6%)

W skład żywic chmielowych wchodzą żywice miękkie oraz twarde. Do żywic miękkich zalicza się α - kwasy (humolony), najbardziej wpływające na goryczkę, β- kwasy (lupulony) i tzw. niespecyficzne żywice miękkie – produkty utleniania α i , β - kwasów, które nie mają istotnego znaczenia w nadawaniu goryczki, ponadto wykazują one słabą rozpuszczalność w brzeczce.

Chmiel w browarnictwie występuje głównie pod postacią:

• granulatu • ekstraktu – • proszku.

Woda pod względem ilościowym ma największe znaczenie w produkcji piwa. Pozyskiwanie wody i jej uzdatnianie jest szczególnie ważne dla jakości produktu gotowego. Zużycie wody w browarze jest bardzo duże i średnio wynosi 5-6 hl/ hl piwa. (woda pilzneńska: twardość ogólna do 20 *n, pH 6-8, Fe2+ do -,3 mg/l, siarczany 60-80 mg/l)

Wszystkie drożdże piwne zaliczane są do gatunku Saccharomyces cerevisiae. W iwowarstwie wyróżnia się jednakże dwie grupy: drożdże górnej i 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 drożdży prasowanych. Dodanie do brzeczki 0,5 l/hl gęstwy drożdżowej oznacza obecność 15 mln komórek/cm3.

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 HGB wpływa na zwiększenie ilości produkowanych drożdży. Mikrobrowary używają często suszonych drożdży piwowarskich

7. Woda przeznaczona do spożycia i przemysłu spożywczego – ogólna charakterystyka

Klasy czystości wód: Do roku 2004 obowiązywała czterostopniowa skala czystości wód: klasa I (najwyższa czystość), klasa II, klasa III oraz NON – wody pozaklasowe. Od roku 2005 obowiązuje skala pięciostopniowa, na podstawie: Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 11 lutego 2004 w sprawie klasyfikacji dla prezentowania stanu wód powierzchniowych i podziemnych, sposobu prowadzenia monitoringu oraz sposobu interpretacji wyników i prezentacji stanu tych wód (Dz.U. Nr 32, poz. 284).

Za dobra wodę do picia uważa sie taka wodę, która odpowiada podstawowym wymaganiom

sanitarno-epidemiologicznym, streszczonym w następujących punktach:

a) woda powinna być klarowna, bezbarwna, bezwonna i orzeźwiająca w smaku,

b) nie powinna zawierać bakterii chorobotwórczych, pasożytów zwierzęcych oraz ich larw i jaj ani związków trujących, nadmiernych ilości związków wapnia, magnez, żelaza i manganu,

c) nie może zawierać składników lub domieszek szkodliwych dla zdrowia i ujemnie wpływających na jej walory smakowe,

d) musi być stale chroniona i zabezpieczana przed zanieczyszczeniem,

e) woda przeznaczona do picia powinna zawierać w odpowiedniej ilości te składniki, które są dla organizmu ludzkiego potrzebne, a których woda jest głównym źródłem (np. jod, fluor).

Wskaźniki jakości wody: barwa, mętność/przezroczystość, napięcie powierzchniowe, konduktancja (miara rozp. subst. nieorganicznych), zapach (roślinny, gnilny, specyficzny) woda do spożycia może mieć słaby zapach roślinny, dla przemysłu musi być bezwonna, odczyn (6,5-9,5). Zasadowość (zdolność do zobojętniania mocnych kwasów mineralnych wobec umownych wskaźników). Właściwość te nadają wodzie obecne w niej węglany, wodorowęglany i wodorotlenki oraz występujące w mniejszych stężeniach krzemiany, borany, fosforany, amoniak, zasadowe związki organiczne, sole hydrolizujące z odczynem zasadowym. Różnica pomiędzy zasadowością a twardością ogólna nazywa sie zasadowością alkaliczna i spowodowana jest przez kwaśne węglany lub węglany potasowe i sodowe. Zasadowość nie ma znaczenia z punktu widzenia sanitarnego, natomiast ma istotne znaczenie przy ocenie wody do celów gospodarczych i przemysłowych. Rozróżnia sie zasadowość mineralna i ogólna. Kwasowość (zdolność do zobojętniania dodawanych do niej mocnych zasad wobec umownych wskaźników). Kwasowość wody może być wywołana obecnością: rozpuszczonego dwutlenku węgla, słabych kwasów organicznych (kwasów humusowych), soli, które ulegają w wodzie hydrolizie niektórych odczynem kwasowym (np. soli żelaza lub glinu), substancji dodawanych w procesie uzdatniania wody, a także zanieczyszczeń ściekowych.

Wody naturalne w zależności od swego odczynu, mogą jednocześnie wykazywać zasadowość i kwasowość. Dotyczy to głównie wód o wysokiej twardości węglanowej i dużym stężeniu

CO2. Kwasowość tych wód powodowana jest wyłącznie przez kwas węglowy. Kwasowość wody do picia ma znaczenie bezpośrednie w przypadkach kwasowości wywołanej przez kwasy mineralne lub produkty hydrolizy soli (i taka kwasowość w wodzie do picia nie jest dopuszczalna) lub znaczenie pośrednie, gdyż zawarte w wodzie kwasy mogą rozpuszczać metale szkodliwe dla zdrowia i nadawać wodzie cechy niepożądane (np. rozpuszczają rury żelazne, zbiorniki). Z tych też powodów kwasowość nie jest pożądana w wodach do celów przemysłowych (powoduje korozje rur, zbiorników i innych urządzeń).

zas. ogólna zas. mineralna

pH ------------------ 4,5 --------------------------- 8,3 --------------------

kw. mineralna kw. ogólna

Woda do zasilania kotłów: jak najmniejsza twardość, i zawartość substancji korodujących (zapobieganie korozji i kamienia kotłowego)

Woda do celów chłodniczych nie powinna tworzyć osadów, stabilna bez drobnoustrojów.

Woda technologiczna różne w zależności od zastosowania w przemyśle np.: w gorzelnictwie bardzo miękka w mleczarstwie o bardzo wysokiej czystości mikrobiologicznej.

8. Podstawowe skażenia mikrobiologiczne surowców i produktów spożywczych

Czynnik wywołujący (choroba)	Warunki wzrostu	Czas inkubacji	Artykuł spożywczy wywołujący zatrucie
Salmonella enteritidia i inne (enteritis)	7-48^oC optimum 37 ^oC pH 4-8	6-8h rzadziej 2-72 ^oC	Mięso świeże (mielone), drób, jaja, produkty z dodatkiem jaj, żywność zakażona fekaliami
Staphylococcus ureus (enterotoksyna gronkowca)	7-47,8 ^oC Optimum 40-45 ^oC pH 4-9,8	3-6h rzadziej 1-3h	Mleko i produkty mleczne, lody, pieczywo z kremem, sałatki, wyroby mięsne i wędliny, konserwy rybne (vibrio-mikroorg.)
Clostridium botulinum (botulizm)	10-50 ^oC optimum 25-37 ^oC pH 4,8-8	12-36h także 4h-4dni	Konserwy o pH >4,5: mięso i wędliny produkowane w warunkach domowych, ryby i konserwy rybne
Clostridium perfringens	20-50 ^oC Optimum 37-45 ^oC pH 5-8,5	10-12h rzadziej 6-22h	Podgotowanie i źle studzone potrawy, kiełbasa, drób, ryby
Shigella (czerwonka bakteryjna)	Optimum 37 ^oC	1-7dni	Mleko i produkty mleczne, masło, żywności skażona fekaliami
Bacillus cereus	5-50 ^oC pH 4,3-9	2-6h rzadziej 6-18h	Leguminy z produktów zbożowych, zupy, kluski, warzywa
Streptococcus feacalia	10-45 ^oC optimum 37 ^oC pH 9,2-9,7	4-12h rzadziej 2-18h	Mięso, szynka konserwowa, drób, mleko, pieczywo z kremem, warzywa
Listeria monocytogenes (listerioza)	1-45 ^oC (ostatnio nawet <0 ^oC) optimum 30-37 ^oC	2 dni – 3 tyg.	Warzywa, mleko, sery maziowe (ostatnio + mięso i produkty mięsne)
Yersinia enerocolitica (yersinioza)	-2 - 45 ^oC optimum 22-29 ^oC pH 4,6-9	1-3 dni	Surowe mleko kozie, mleko czekoladowe, woda, wieprzowina i inne surowe mięsa
Campylobacter jejuni (kampylobakterioza)	30-47 ^oC optimum 42 ^oC	48-82h rzadziej 7-10 dni	Świeże mleko, torty lodowe, jaja, drób, surowa wołowina, woda
Escherichia coli	Optimum 37 ^oC pH 4,2-9	2-4 dni	Surowe mleko i drób
Vibrio parahaemolyticus	10-44 ^oC Optimum 30-35 ^oC pH 7,6-8,6	3-76h	Żywność pochodzenia morskiego, ryby

Drożdże są szeroko rozpowszechnionymi w przyrodzie jednokomórkowymi grzybami. Wynika to z ich szerokich zdolności do wykorzystywania różnorodnych związków jako substratów prowadzonych przemian. Drożdże są częstą przyczyną psucia się produktów bogatych w cukry ulegające fermentacji, takie jak owoce, soki, napoje bezalkoholowe nazywa się je drożdżami dzikimi. Wywołują wady produktu (śluzowacenie, zużywanie alkoholu, gorzknienie). Artykuły spożywcze, w których jest uniemożliwiony rozwój bakterii, mogą być zainfekowane drożdżami. W oparciu o okrojone badania, za dwa gatunki najczęściej spotykane w żywności uznaje się Saccharomyces cerevisiae i Debaryomyces hensenii, które stanowią 7% spośród wszystkich drożdży izolowanych z różnych produktów. Ponadto często spotykanymi gatunkami są także Pichia anomala, Torulaspora delbrueckii i Issatchenkia orientali. Poza tym psucie się żywności powodują także drożdże z rodzajów Candida, Kloeckera, Hanseniaspora, Pichia, Torulopsis, Saccharomyces.

Pleśnie Czynnikami szkodliwymi zarówno dla ludzi, zwierząt jak i roślin są produkty metabolicznej przemiany grzybów pleśniowych czyli mikotoksyny. Mikotoksyny należą do grupy związków ciepłostabilnych, nie ulegają dezaktywacji podczas procesu pasteryzacji, a także w wyższych temperaturach. Jest to jednoznaczne z faktem, że obróbka termiczna taka jak smażenie czy gotowanie zanieczyszczonej żywności nie uczyni jej przydatną do spożycia. Aflatoksyny mają zdolność do kumulowania się w organizmie, prowadząc w warunkach skrajnych do śmierci. Są rozpuszczalne w wodzie i łatwo przenikają przez błony biologiczne i skórę, ponadto są odporne na temperaturę. Głównym źródłem aflatoksyn są szczepy Aspergillus flavus i Aspergillus parasitians, ale także gatunki Aspergillus avamori, czy Aspergillus niger. Oprócz rodzaju Aspergillus właściwości toksykotwórcze występują także u pleśni z rodzaju Penicillum: Penicillum expansum czy Penicillum digitatum. Ochratoksyny A i B- grupa toksyn o silnych właściwościach nefratoksycznych i hepatotoksycznych. Do rozwoju pleśni dochodzi zazwyczaj w czasie przechowywania ziarna w magazynach o podwyższonej wilgotności. Toksynę tę wytwarzają grzyby strzępkowe z grupy Aspergillus ochraceus, a także Penicillum cyclopium. Patulina jest metabolitem wytwarzanym przez wiele gatunków pleśni z rodzaju Penicillium, w tym głównie P. expansum. Może znajdować się w różnych produktach żywnościowych takich jak winogrona, brzoskwinie, gruszki, jabłka, oliwki i zboża. Patulina może powodować ostre i krótko trwałe zatrucia objawiające się pobudzeniem, drgawkami, w niektórych przypadkach, dusznością, obrzękiem płuc i przekrwieniem przewodu pokarmowego.

9.przemysłowe Metody osiągania bezpieczeństwa mikrob żywności i napojów
Elementy urządzeń jako źródło zanieczyszczeń mikro¬biologicznych w przemyśle spożywczym
W procesach przetwórstwa surowców rolno-spożywczych nadrzędnym zadaniem jest niedopuszczenie do pogorszenia jakości przetwarzanego surowca zwłaszcza przez zanieczyszczenia zewnętrzne. Źródłem zanieczyszczeń przetwarzanego surowca mogą być:
• pomieszczenia produkcyjne;
• media produkcyjne (woda, para wodna, powietrze);
• urządzenia (maszyny i aparaty).
Pomieszczenia produkcyjne powinny być wykonane z takich materiałów oraz w taki sposób, aby utrudnione było gromadzenie się i rozwój mikroorganizmów posadzki, ściany i sufity powinny być gładkie, a wszystkie kąty zaokrąglę. Przede wszystkim - pomieszczenia powinny być przystosowane do czyszczenia.
W procesach przetwórczych, w których media produkcyjne mogą być źródłem zakażeń należy starać się:
• zminimalizować możliwość kontaktu surowców i produktów z mediami;
• stosować media czyste.
Źródłem zanieczyszczeń mikrobiologicznych w procesach produkcyjnych może być nieprawidłowo zaprojektowana oraz źle wykonana i niewłaściwie wykonana linia produkcyjna i dlatego o przystosowaniu linii produkcyjnej do funkcji czyszczenia należy myśleć już od etapu opracowania koncepcji instalacji. Odpowiednio zaprojektowana i wykonana instalacja oraz zasada, że operacja czyszczenia jest końcowym etapem każdego cyklu produkcyjnego powinny zapewnić higieniczne warunki do prowadzenia procesu przetwórczego.

Higiena personelu produkcyjnego
Higiena personelu produkcyjnego jest jednym z zasadniczych czynników decydujących o uzyskaniu żywności trwałej i bezpiecznej dla konsumenta. Zgodnie z zasadami dobrej praktyki produkcyjnej (ang. GMP) oraz analizy zagrożeń zdrowotnych w krytycznych punktach kontroli (HACCP) higiena pracowników znajduje się w całokształcie higieny zakładów przemysłu spożywczego i obejmuje realizację szeregu zaleceń:
• zorganizowanie szkolenia dla pracowników przyjętych do pracy;
• dopuszczenie do produkcji jedynie osób zdrowych, nie będących nosicielami drobnoustrojów chorobotwórczych;
• noszenie odpowiedniej odzieży ochronnej wykonanej z tkanin naturalnych;
• wprowadzenie odzieży o odmiennych kolorach dla pracowników zatrudnio¬nych w różnych częściach zakładu, w celu ułatwienia kontroli i ograniczenia nieuzasadnionego poruszania się po zakładzie;
• uniemożliwienie pracownikom przejścia z części surowcowej zakładu do strefy czystej bez wcześniejszej zmiany butów, odzieży ochronnej i staran¬nego umycia rąk,

Ocena sanitarna warunków produkcji w przemyśle spożywczym
Utrzymanie wysokiej higieny urządzeń, powierzchni roboczych i opakowań jest koniecznym warunkiem ociągnięcia dużej czystości mikrobiologicznej produktu spożywczego. Niezwykle ważne dla produktu finalnego jest skuteczne mycie i dezynfekcja urządzeń produkcyjnych. Drobnoustroje bytujące na powierzchni maszyn, rąk i ubrań ludzi uczestniczących w procesie produkcyjnym stanowią źródło wtórnych zanieczyszczeń surowców, półproduktów oraz produktu finalnego.
1.Metody konwencjonalne
- termiczne(pasteryzacja sterylizacja, zamrażanie poniżej -18oC)
-biologiczne ukwaszanie(kiszenie, napoje mleczne fermentowane)
-suszenie(zmniejszenie aw)
-chemiczne utrwalenie(dodatek konserwantów)

2. Niekonwencjonalne
- filtry
-inaktywacja promieniowanie, pulsującymi polami elektrycznymi o wysokim npięciu(ale to na małą skale, bo jest drogie i nierozpowszechnione)

Pasteryzacja

Podczas pasteryzacji zostają zniszczone komórki wegetatywne drobnoustrojów łącznie z formami chorobotwórczymi. Pasteryzacja zapewnia trwałość mikrobiologiczną środowisk o wartościach pH niższych niż 4,5

Niska	63-65 ̊C	20-30 min
Wysoka	85-100 ̊C	15s- kilka min
błyskawiczna	85-90 ̊C	Następnie schłodzenie

Sterylizacja

Jest to zniszczenie wszystkich form drobnoustrojów. Temp. Ok. 120 ̊C przez 15-30 min. Sterylizacja okresowa polega na podgrzewaniu, odgrzewaniu, sterylizacji, a następnie chłodzeniu, trwa zazwyczaj kilka godzin. Sterylicja ciągła 140 ̊C przez 2-3 min.

Środki konserwujące- związki chemiczne, które po dodaniu w niewielkich ilościach (0,1-0,2%) powoduja zahamowanie lub zapobieganie niekorzystnym zmianom mikrobiologicznym żywności, jej surowców i produktów końcowych

Idealny środek konserwujący:

- nieszkodliwy dla człowieka w ilościach spożywanych z produktem

- nie wywołujący niepożadanych zmian w produkcie

- szybko wydalany z organizmu

- dobrze rozpuszczalny w wodzie

- odporny na temp., utlenianie i wysoka kwasowość

Rodzaje konserwantów: SO₂, kwas benzoesowy, kwas mrówkowy, kwas propionowy, kwas sorbowy, azotany, nizyna

Utrwalanie żywności metodą zakwaszania:

Konserwowanie żywności ta metoda prowadzi się albo za pomocą naturalnej fermentacji mlekowej albo przez dodatek nieszkodliwych dla zdrowia kwasów organicznych (lub mineralnych). Do utrwalenia żywności mogą być stosowane spożywcze kwasy: mlekowy, octowy, cytrynowy, jabłkowy. Produkty utrwalone kwasem octowym to marynaty.

Cukry w stężeniu 50-80% wykorzystywane do produkcji marmolad i dżemów ze Świerzych owoców, syropów owocowych, galaretek owocowych

Sól (NaCl) obniża aktywność wody. Skuteczne utrwalenie żywności przy zastosowaniu 15-20% soli kuchennej. Stosowana do utrwalania: ryb, mięsa, masła, serów, warzyw oraz grzybów

Peklowanie jest szczególna formą solenia która posiada walory smakowo-zapachowe. Solanka peklująca składa się z soli kuchennej, azotanu sodowego oraz azotynu sodowego.

Wędzenie wykorzystywane głownie do ryb i mięsa. Nasycenie produktów spożywczych chemicznymi związkami dymu i osuszenie produktu. Znane SA dwa typy wędzenia tzw. Zimne w temp. 15-25 ̊C oraz na gorocą 70-100 ̊C

10. PRODUKCJA PIWA

Słodowanie

Wytwarzanie brzeczki piwnej

Produkcja piwa (ferm, dojrz, filtr)

rozlew

Produkcja piwa składa się z następujących etapów:

• produkcja słodu

• produkcja brzeczki

• fermentacja brzeczki

• leżakowanie i dojrzewanie piwa

• filtracja piwa

• rozlew piwa

Produkcja słodu

Podstawowym surowcem do produkcji słodu jest wysiewany w okresie wiosennym dwurzędowy jęczmień jary, który w słodowni poddawany jest procesowi słodowania. W wyniku słodowania powstaje słód browarny czyli ziarno jęczmienia poddane kiełkowaniu do określonego stadium, a następnie wysuszone. Słód zawiera skrobię, związki białkowe, tłuszczowe, dekstryny i cukry. Słodowanie ma na celu uaktywnienie zjawisk fizjologicznych i fizykochemicznych, które towarzyszą kiełkowaniu ziaren, a przede wszystkim wytworzenie w ziarnach maksymalnej ilości enzymów amylolitycznych, proteolitycznych i cytolitycznych oraz uzyskanie odpowiedniego rozluźnienia struktury wewnętrznej ziarna.

Proces produkcji słodu obejmuje sześć faz:

• Czyszczenie ziarna

• Sortowanie

• Moczenie

• Kiełkowanie

• Suszenie słodu mokrego

• Oddzielanie korzonków

Do słodowania przeznaczone jest ziarno jęczmienia po 6-8 tygodniach od zbioru, gdyż dopiero wtedy uzyskuje ono pełną dojrzałość fizjologiczną i nadaje się do produkcji słodu. Jęczmień świeżo zebrany jest magazynowany, a następnie czyszczony i sortowany pod kątem ciężaru właściwego, długości i grubości.

Następny etap produkcji słodu czyli moczenie jęczmienia odbywa się przez ok. 3 dni, a jego celem jest stworzenie odpowiednich warunków dla rozwoju zarodków ziaren oraz kiełka liścieniowego i korzonkowego, które zapoczątkowują aktywność enzymów i zmiany biochemiczne.

Kiełkowanie jęczmienia trwa ok. 7 dni. Przemiany fizjologiczne polegają na rozwoju kiełka liścieniowego i korzonkowego w zarodku, a tym samym wytworzenie odpowiedniej ilości enzymów i rozluźnienie struktury bielma. Od momentu kiełkowania jęczmienia ziarno przyjmuje nazwę słodu. Kiełkowanie umożliwia wydobycie substancji nagromadzonych w ziarnie słodowym, które pod wpływem działania enzymów stają się rozpuszczalne w procesie zacierania

Suszenie mokrego słodu trwa do 2 dni. Jego celem jest całkowity zanik funkcji życiowych zarodka czyli przerwanie kiełkowania i oddychania, zmniejszenie zawartości wody, wstrzymanie przemian enzymatycznych przy jednoczesnym zachowaniu aktywności enzymów powstałych podczas kiełkowania, wytworzenie w słodzie związków aromatycznych i smakowych, oraz zabezpieczenie słodu przed zepsuciem w czasie magazynowania. Suszenie słodu odbywa się w dwóch fazach. W fazie suszenia wstępnego słód suszony jest w tem. 45-50° C, natomiast faza prażenia trwająca 3-4 godziny odbywa się w temperaturze 85° C. W celu osiągnięcia słodu ciemnego temperatura wzrasta do 105° C, a czas prażenia do 5 godzin.

Ostatnim etapem produkcji słodu jest oddzielenie korzonków, które zawierają dużo białka, mają gorzki smak i negatywny wpływ na barwę piwa. Usunięcie korzonków odbywa się w odkiełkownicy, a odkiełkowany słód przeznaczony jest do magazynowania i dojrzewania przez ok. 4-6 tygodni.

Produkcja brzeczki

Produkcja brzeczki w warzelni obejmuje następujące etapy:

• śrutowanie (rozdrabnianie) słodu w śrutowniku → śruta słodowa

• zacieranie śruty w kadzi zaciernej → zacier

• filtracja zacieru w kadzi filtracyjnej → brzeczka przednia

• gotowanie brzeczki z chmielem w kotle warzelnym → brzeczka gorąca

• oddzielanie osadu gorącego w kadzi wirowej whirlpool

• schładzanie brzeczki gorącej w płytowym wymienniku ciepła → brzeczka nastawna

• natlenianie brzeczki

Pierwszym etapem produkcji brzeczki jest rozdrobnienie słodu w śrutownikach walcowych i młynach młotkowych. Rozdrobniony słód nazywa się śrutą słodową. Celem śrutowania słodu jest zmiażdżenie bielma, aby ułatwić rozpuszczenie składników ekstraktywnych w wodzie podczas zacierania. Śrutowanie słodu powinno przebiegać w taki sposób, aby nierozpuszczalna w wodzie łuska była jak najmniej rozkruszona, bielmo natomiast było jak najbardziej rozdrobnione. Większa ekstrakcja łuski wpływa na smak i barwę piwa, ogranicza również naturalny materiał filtracyjny jakim są łuski osiadłe na dnie kadzi.

Zacieranie ma na celu rozpuszczenie w wodzie maksymalnej ilości związków rozpuszczalnych słodu, powstałych podczas słodowania ziarna jęczmienia, oraz dalszy enzymatyczny rozkład skrobi i białek. Zacieranie polega na mieszaniu śruty z wodą. Na efekt końcowy zacierania czyli zacier wpływa przede wszystkim określona temperatura mieszania i czas przebywania zacieru w temperaturze, w której enzymy działają najintensywniej. Optymalne warunki hydrolizy białek, skrobi i innych związków zmieniają się w zależności od wybranego gatunku i typu piwa. Ważną rolę odgrywają również pH zacieru i jego gęstość. Tradycyjne metody zacierania dzieli się na infuzyjne i dekokcyjne. Wybór metody zależy od gatunku warzonego piwa, który z kolei wpływa na dobór optymalnych warunków działania poszczególnych enzymów podczas zacierania: temperatury, przerwy w mieszaniu, pH, gęstości zacieru. W metodzie infuzyjnej wyróżnia się metodę infuzji wzrastającej i metodę infuzji zstępującej. Najpopularniejszą metodą jest metoda infuzji wzrastającej, którą powszechnie stosuje się w produkcji piwa jasnego pełnego. W metodzie tej cały zasyp słodu miesza się z wodą o temperaturze 37 °C, następnie po 30 minutach mieszania podwyższa się temperaturę z prędkością 1 °C/min do temperatury 52 °C. Po osiągnięciu tej temperatury wyłącza się mieszadła i stosuje się przerwę na ok. 25 min, aby peptydazy mogły rozłożyć białka na mniejsze cząsteczki. Następnie ponownie podgrzewa się zacier do temperatury 65 °C ciągle mieszając i robi się drugą przerwę na ok. 40 minut, by skrobia rozłożyły się do maltozy i glukozy. Po zakończonej przerwie włącza się mieszadła i podgrzewa zacier do 72 °C, czyli do temperatury całkowitego scukrzenia, które następuje w trakcie ok. 30 minut. W tym czasie enzym α-amylazy tworzy dużą ilość cukrów niepodlegających fermentacji, nadających jednakże piwu typowo słodowego charakteru. Czasami zacier podgrzewany jest jeszcze do 78 °C i pozostawiony w tej temperaturze na 10 minut w celu dezaktywacji enzymów.

Całkowite scukrzenie bada się próbą jodową, mieszając kroplę brzeczki z kroplą jodu. Jeśli nie następuje zmiana barwy brzeczki zacieranie jest zakończone, a brzeczka może zostać poddana procesowi filtracji. Poszczególne odmiany zacierania metodą infuzji wzrastającej różnią się między sobą początkową temperaturą oraz długością przerw.

W Metodzie infuzji zstępującej stosowanej szczególnie w Anglii słód miesza się z wodą o temperaturze 70 °C, następnie przetłacza do kadzi z wodą o temperaturze 75-80 °C, zaciera przez ok. 90 minut, a po spadku temperatury zacieru do 70 °C, przystępuje do filtracji.

Metoda dekokcyjna różni się od infuzyjnej tym, że 1/3 zacieru przetłaczana jest do kotła zaciernego i poprzez stopniowe podnoszenie temperatury i stosowanie przerw jak w metodzie infuzyjnej, doprowadzana jest do wrzenia w celu lepszego skleikowania skrobi, a następnie ponownie łączona z zacierem głównym. Część zacieru przeznaczona do gotowania nazywana jest dekoktem, a w zależności od tego, ile porcji dekoktu poddawane jest gotowaniu rozróżniamy system jednowarowy, dwuwarowy i trójwarowy. Najczęściej stosowany jest system jedno- i dwuwarowy. System trójwarowy ze względu na długość trwania całego procesu i czynniki ekonomiczne stosowany jest coraz rzadziej.

Po zakończonym procesie zacierania śruty słodowej następuje etap filtrowania czyli klarowania zacieru w kadzi filtracyjnej lub przy zastosowaniu nowoczesnego filtra zacierowego nazywanego również prasą filtracyjną. Efektem filtracji jest klarowna brzeczka przednia. Po przepompowaniu zacieru do kadzi filtracyjnej następuje sedymentacja na dnie zbiornika łusek ziarna z resztkami bielma i wytrąconego białka, które tworzą naturalną warstwę filtracyjną zwaną wysłodzinami lub młótem. Klarowanie powinno odbywać się bez kontaktu zacieru z tlenem, który wpływa niekorzystnie na właściwości smakowe piwa i powoduje jego ciemniejszą barwę.

Kiedy zacier jest już przefiltrowany następuje gotowanie brzeczki z chmielem lub preparatami chmielowymi, które ma na celu zagęszczenie brzeczki, zniszczenie enzymów, rozpuszczenie składników chmielu i wytrącenie substancji garbnikowo-białkowych.

W kadzi wirowej typu whirlpool lub w dekanterze brzeczka poddawana jest wirowaniu co powoduje szybkie wytrącanie i osadzanie się na dnie osadów gorących (chmielin), pozostałych po gotowaniu brzeczki z chmielem. Następnie brzeczka przepływa przez płytowy wymiennik ciepła, który schładza ją do temperatury nastawnej czyli temperatury, w jakiej dodaje się do brzeczki drożdży.

Ostatnim etapem przed rozpoczęciem fermentacji jest napowietrzenie brzeczki do zawartości ok. 6-8 mg/dm3 tlenu, który niezbędny jest do przyrostu masy drożdży. Po natlenianiu brzeczkę przepompowuje się do kadzi nastawnej i rozpoczyna proces fermentacji.

Fermentacja

Fermentacja w kadzi otwartej

Przed zafermentowaniem brzeczki zbiera się z jej powierzchni tzw. osady zimne czyli substancje, które wytworzyły się dopiero po schłodzeniu brzeczki. W klasycznych metodach fermentacja piwa odbywa się w kadziach zamkniętych lub otwartych. Wzrost produkcji piwa i rozwój technologiczny spowodowały jednak, że obecnie większość dużych browarów stosuje stojące lub leżące, cylindryczno-stożkowe tankofermentory(unitanki) o pojemności ponad 2000 hl, które łączą w sobie funkcje kadzi fermentacyjnej i tanku leżakowego. Fermentacja następuje wtedy pod ciśnieniem 1 bara, a piwo jest intensywnie mieszane, co skraca cały cykl fermentacji do 4-6 dni. W zależności od rodzaju użytych drożdży wyróżnia się:

• fermentację dolną

• fermentację górną

• fermentację spontaniczną

Drożdże dolnej fermentacji wymagają niższych temperatur ok. 5-13 °C i osadzają się na dnie kadzi, natomiast drożdże górnej fermentacji zbierają się na powierzchni i fermentują w temperaturze 15-25 °C.

Pierwsza faza fermentacji nazywana jest fermentacją burzliwą (główną), w odróżnieniu od wtórnej – podczas leżakowania piwa lub w butelkach. Rozpoczyna się ona zadaniem drożdży, które w okresie jednego dnia zwiększają swoją masę 3-4 razy. Rozmnażanie drożdży kończy się kiedy w brzeczce nie ma już tlenu. Następuje wtedy proces fermentacji alkoholowej czyli zamiana cukrów fermentujących na alkohol etylowy, dwutlenek węgla i produkty uboczne fermentacji. Proces fermentacji zależy przede wszystkim od gatunku piwa, a różnice dotyczą zmian w ilości dodawanych drożdży, temperatury nastawienia brzeczki i temperatury fermentacji. W przypadku ciemnych piw temperatura nastawna i temperatura fermentacji są zwykle wyższe niż przy piwach jasnych, a czas fermentacji trwa mniej więcej tyle dni, ile procent ekstraktu zawiera brzeczka nastawna. Po 20-25 godzinach od dodania drożdży następuje tzw. stadium niskich krążków. Jest to warstwa piany składająca się z rozpuszczonych w brzeczce żywic chmielowych i substancji białkowo-garbnikowych. Po kolejnych 2-3 dniach następuje kulminacyjny punkt fermentacji czyli stadium wysokich krążków. W tym okresie intensywnie wydziela się dwutlenek węgla, piana zabarwia się na kolor brunatny, a krążki stają się wysokie. Po upływie dwóch dni następuje schładzanie fermentującej brzeczki. W tym czasie piana opada, drożdże tworzą tzw. kłaczki, a piwo klaruje się. Pod koniec fermentacji brzeczkę pokrywa cienka warstwa zwana powłoką pofermentacyjną, usuwaną podczas filtrowania piwa. Po zakończeniu fermentacji piwo nazywane jest piwem młodym lub zielononym.

Leżakowanie

Tankofermentory stojące

Po skończeniu fermentacji rozpoczyna się proces leżakowania (fermentacja wtórna lub w piwowarstwie domowym: cicha). Młode piwo przetłaczane jest do hermetycznych tanków leżakowych lub pozostaje w tankofermentorach. Celem leżakowania jest przede wszystkim dalsza fermentacja maltozy, nasycenie piwa dwutlenkiem węgla, uzyskanie właściwego stopnia odfermentowania, sklarowanie piwa i wytworzenie właściwego bukietu smakowo-zapachowego m.in. poprzez rozłożenie diacetylu, który znajduje się w piwie jako produkt uboczny fermentacji. Nowoczesne browary często sztucznie nasycają piwo dwutlenkiem węgla, który usuwa związki lotne, tworzące zapach młodego piwa i skraca znacząco okres leżakowania. Proces leżakowania czyli dofermentowania i dojrzewania piwa powinien przebiegać w przypadku piw dolnej fermentacji w temperaturze –1 do +1 °C przy nadciśnieniu powyżej 0,03 MPa, a przy piwach fermentacji górnej 10-12 °C. Trwa on w zależności od rodzaju piwa 4-6 tygodni w przypadku fermentacji klasycznej lub 2-3 tygodnie w tankofermentorach. Niektóre gatunki piwa wymagają jednakże kilkumiesięcznego okresu dojrzewania.

Filtracja i pasteryzacja

Celem filtracji jest usunięcie zawiesin pofermentacyjnych, powodujących zmętnienie lub opalizację oraz nadanie piwu klarowności i połysku. Piwo filtruje się przez ziemię okrzemkową (zmielona skała osadowa zbudowana z silnie porowatych okrzemek) lub membrany (mikrofiltracja), a najczęściej stosowane w piwowarstwie filtry to filtr płytowy, ramowo-płytowy, świecowy i horyzontalny-sitowy. Dodatkowo wykonuje się stabilizację koloidalną piwa przy użyciu żeli krzemionkowyh lub syntetycznych (PVPP – poliwinylopolipirolidon) i przeprowadza karbonizację czyli nasycenie piwa dwutlenkiem węgla do ok. 0,5%. Podczas filtracji dodaje się przeciwutleniacze (kwas askorbinowy, siarczyn sodu). Jeżeli piwo warzone było metodą HGB (high gravity brewing – wysoko stężone warzenie brzeczki do ok. 16-18%) to przed rozlewem następuje rozcieńczanie wodą do pożądanego ekstraktu piwa gotowego.

Większość produkcji piwa przeznaczonego do obrotu w sieciach handlowych podlega wyjałowieniu poprzez pasteryzację, dzięki czemu piwo uzyskuje większą trwałość mikrobiologiczną. Browary stosują najczęściej płytowy wymiennik ciepła, przez który piwo ogrzane do temperatury 70 °C przepływa przez ok. 2 min. Brak pasteryzacji piwa pozwala na zachowanie pełnych walorów smakowych, jednakże jego przydatność do spożycia wynosi zaledwie kilka tygodni.

Piwo po zakończonej filtracji i pasteryzacji rozlewane jest do butelek, puszek, beczek i kegów.

11. Zasadnicze różnice w procesie zacierania i scukrzania w gorzelnictwie i piwowarstwie.

 W browarnictwie biorą udział enzymy powstałe w czasie słodowania, natomiast w gorzelnictwie do upłynnienia i scukrzenia skrobi stosuje się preparaty enzymatyczne.

Preparaty enzymatyczne do upłynnienia skrobi w gorzelnictwie: charakteryzujące się wysokim optimum temperaturowym (85-105°C). Ich zadaniem jest obniżenie lepkości zacierów i ułatwienie scukrzania skrobi. Enzymy z tej grupy umożliwiają hydrolizę wiązań α-1,4-glikozydowych, zarówno w amylozie, jak i amylopektynie, a nie są aktywne w stosunku do wiązań α-1,6-glikozydowych. Przykłady: THERMAMYL(firmy NovoNordisk), AMYLEX®HT (Denisco), czy AMYLOGALCS (Pektopol). Dawki enzymów upłynniających wahają się od 50 do 250 cm3/tonę skrobi. Preparaty enzymatyczne do scukrzania skrobi: zadaniem jest scukrzenie skrobi –rozkład łańcuchów amylozy, amylopektyny i powstałych podczas upłynniania dekstryn do cukrów fermentujących, głównie glukozy. Preparaty scukrzające wykazują aktywność glukoamylazy, hydrolizują wiązania α-1,4 oraz w niewielkim stopniu α-1,6 glikozydowe, odrywając pojedyncze cząsteczki glukozy od nieredukujących końców łańcuchów skrobi, dekstryn i oligosacharydów. Preparaty scukrzające działają optymalnie w temperaturze 55-65°Ci przy pH od 4,0 do 5,3 i są dodawane do zacierów w dawkach 450-800 cm3/tonęskrobi. Jako przykłady można podaćSAN(firmy NovoNordisk), DIAZYME®SSF (Denisco)

 W browarnictwie stosuje się przerwy w zacieraniu: temp 45-50^oC- przerwa białkowa, 62-65^oC przerwa do wytworzenia maltozy, 70-75^oC- przerwa scukrzania, temp 76^oC zakończenie zacierania.

W gorzelni następuje gotowanie części zacieru, które prowadzi do zwiększenia wykorzystania ekstraktu. Niszczone są wszystkie enzymy.

W browarnictwie stosowane są metody a) infuzyjna i b) dekokcyjne. Natomiast w gorzelnictwie stosuje się: a) klasyczne i b) zimne zacieranie

Zimne zacieranie polega na przeprowadzeniu scukrzania skrobi bez etapu parowania (upłynnienia) a wprowadzenie etapu mocnego rozdrobnienia. Enzymy mogą działać na skrobię niskokleikowaną, gdy jest bardzo rozdrobniony surowiec: maksymalne rozdrobnienie, podgrzewanie, dodanie preparatu z max aktywnością różnych enzymów (z czego najważniejsze to amyllolityczne). Preparat TERMAMYL z Bacillus Subtilis z aktywnością gł. α-amylazy. Dodajemy preparatów enzymatycznych z aktywnością celulityczną, np. VISCOZYNA. Rozdrabnia się surowiec. Jeżeli rozdrobnienie surowca jest mniejsze niż średnicy 1mm, to preparaty rozłożą surowiec . Przez to następuje mniejsze zużycie energii cieplnej, ale większe zużycie energii elektrycznej w celu rozdrobnienia surowca. Czysty zysk z 1tony przerobionego surowca to 18 – 40 euro. Zalety zacierania bezciśnieniowego: 3 – 5x mniejsze zużycie energii, zwiększenie wydajności etanolu o 3 – 4 litrów na tonę surowca, jeśli zastosuje się homogenizację, skrócony czas procesu, większa wartość żywieniowa wywaru.

Zacieranie dekokcyjne jest typem zacierania w którym różne temperatury zacierania są osiągnięte przez odebranie części zacieru, zagotowanie go w osobnym zbiorniku, następnie użycie go jako woda infuzyjna aby ogrzać pozostały zacier. Jest to tradycyjna metoda używana w wielu kontynentalnych europejskich stylach piw, a w szczególności w niemieckich i czeskich.

---

1. Entalpia-ilość ciepła, jaką należy przekazać 1kg wrzącej wody, aby doprowadzić ją do stanu pary nasyconej suchej. Wyraża się ją w kJ/kg↩