Biotechnologia 4

SŁODOWNICTWO I BROWARNICTWO

1. Piwo jest produkowane z czterech podstawowych surowców:

- Słodu, zwykle jęczmiennego

- Chmielu

- Drożdży browarnianych

- Wody

Większość browarów stosuje też różnego rodzaju dodatki. Nie jest to wymagane, ale jest praktykowane.

2. Słód jest produkowany z jęczmienia (Hordeum vulgare)

- Jęczmień jary

- Dwurzędowy - do produkcji piwa typu ales - znacznie droższy

- Sześciorzędkowy - do piwa lager - tańszy

- Jęczmień rośnie w klimacie chłodnym i umiarkowanym

3. Różnice między ....

4. Cechy jakościowe jęczmienia browarnego

- Gęstość nasypowa - 68-72kg/hl

- Wyrównanie ziarna (celność)

>90% I klasa (2.8x2.5 mm)

> 75% II klasa (2,5x2,5mm)

- Zdolność kiełkowania po 5 dniach >95%

- Energia kiełkowania po 3 dniach >90%

- Białko 9,5-11,5%

- Ekstraktywność >79%

5. Chmiel

(Humulus lupulus L.)

- Stosowany jako źródło substancji goryczkowych

- Wprowadzony dopiero w XVII w. (1629r.)

- na masową skalę w XIX w.

6. Drożdże

- Nowoczesne browary stosują czyste kultury drożdży browarnianych z gatunku Saccharomyces uvarum (lager) i Saccharomyces cerevisiae (ale)

- Wytwarzają one zwykle alkohol etylowy w stężeniu od 4% do 6%

- Zawartość etanolu może sięgać od 2% do 14%

7. Woda

- Piwo zawiera ok. 95% wody

- Twarda woda

Piwa górnej fermentacji typu ales i piwa mocne/portery są produkowane z "twardej" wody, zawierającej dużą ilość soli mineralnych

- CaSO4 (gips)

- Ca zmniejsza zmętnienie, zwiększa ekstrakt i stymuluje wzrost drożdży

- SO4 - wzmaga wytrawność i goryczką

- Zn, Sn, Ni - są potrzebne w śladowych ilościach

- Miękka woda

Piwa dolnej fermentacji typu lager są produkowane z "miękkiej" wody zawierającej małą ilość minerałów

- Mała zawartość jenów Ca, Mg i SO4

- Wpływa na pełność i słodkość zapachu

- Nie stosuje się wody dejonizowanej/destylowanej

- Sole są niezbędne do rozwoju drożdży, nie mówiąc o fatalnym smaku dejonizowanej wody. Można jednak z dejonizowanej wody "skonstruować" wodę o dowlnym zestawie jonów

8. Etapy słodowania

- Czyszczenie ziarna

- Moczenie ziarna

- Kiełkowanie

- Suszenie

- Odkiełkowanie

- Polerowanie

- Dojrzewanie

- Waga automatyczna

- Ekspedycja

9. Czyszczenie i sortowanie

- Wyładunek zboża

- Silosy

- Wialnia

- Elektromagnes

- Tryjer

- Sortownik

- Silosy

10. Linia oczyszczania ziarna

- Wialnia - usuwanie pyłów, lekkich cząstek, słomy, pustych łusek, itp. Oczyszczanie ziarna następuje w wyniku silnego nadmuchu powietrza na ziarno

- Elektromagnesy - usuwanie metalowych przedmiotów

- Tryjery - usuwanie drobnych ziaren chwastów

- Sortownik - segregacja ziarna na wibrujących sitach. Celem zabiegu jest wyodrębnienie frakcji o wyrównanych rozmiarach. Dzięki temu moczenie ziarna będzie przebiegać z jednakową szybkością. Trzy rodzaje sit. Frakcja środkowa kierowana jest do produkcji.

11. Moczenie jęczmienia

- Urządzenia: kadzie zalewne (zamaczalniki)

- Ziarno sypie się "na wodę"

- Dezynfekcja - bardzo ważny czynnik

- Moczenie pod wodą i bez wody - ziarno jest żywe, więc oddycha

- Warstwa wody nad ziarnem >10cm

- Dezynfekcja - wapno gaszone 200-300g/hl

- Przykładowy cykl 6h pod wodą, 6h bez wody, 6h pod wodą... . Przemywanie przeprowadza się 6-10 razy

- Bez powietrza zaczyna się tworzenie etanolu, który jest toksyczny dla ziarna

- Czas moczenia 2-3 dni, temp. 10-15 stopni C.

- Nawilżanie ziarna - impuls do kiełkowania, rozpoczęcie biosyntezy enzymów

12. Procesy zachodzące w czasie moczenia

- Ziarno chłonie wodę. Na szybkość tego procesu ma wpływ temperatura

- Koniecz moczenia - osiągnięcie wilgotności 43-45%

- Przy takiej wilgotności zaczyna się proces kiełkowania

- Należy uważać, aby ziarna nie przemoczyć

- Wielokrotna zmiana wody - efekt dezynfekcji, zmycie mikroflory epifitycznej

13.

W suchym jęczmieniu, przy bardzo zredukowanej aktywności wody, enzymy nie wykazują swej aktywności biologicznej. Procesy enzymatyczne zostają uruchomione dopiero w momencie uzyskania przez ziarno odpowiedniej wilgotności, która umożliwia rozpoczęcie procesów kiełkowania. Pierwsze objawy kiełkowania widoczne są już w ziarnie o wilgotności 25-27%, niemniej pełna aktywność fizjologiczna zostaje osiągnięta dopiero przy wilgotności powyżej 45%. Ponadto konieczna jest właściwa temperatura ziarna i obecność tlenu.

14.

Miejscem syntezy i gromadzenia się enzymów hydrolitycznych w ziarnie jęczmienia jest górna warstwa zarodka, tzw. tarczka, i warstwa aleuronowa, skąd przenikają one wgłąb ziarna i atakują polimery zawarte w bielmie. Z kolei w odwrotnym kierunku, to znaczy z bielma i warstwy aleuronowej do zarodka przemieszczają się produkty hydrolizy, odżywiając zarodek i umożliwiając mu szybki wzrost.

15. Kiełkowanie w słodowniach mechaniczno-pneumatycznych

- Grubość grzędy - 60-80cm

- Przeciętne obciążenie - 250kg/m2

- Temperatura kiełkowania 15-17 stopni C przy słodzie jasnym i 18-20 stopni C przy słodzie ciemnym. Chłodzenie zimnym, mokrym powietrzem

- Czas kiełkowania: 6-8 dni

- Straty suchej substamcji wywołane oddychaniem - 5-10%

16. Kiełkowanie jęczmienia

- W czasie słodowania ziarno jest cały czas wilgotne....

17. Kiełkowanie (rostkowanie)

- Kiełkowanie jest etapem, w którym syntetyzowane są enzymy.

- Część enzymów jest w ziarnie od samego początku, inne powstają dopiero po namoczeniu - synteza de novo - alfa-amylaza

- Kiełkowanie trwa 5-7 dni w temperaturze 16-21 stopni C. Przez cały czas musi być usuwany ditlenek węgla.

- W celu usunięcia CO2 i nadmiaru ciepła, a także rozerwania korzonków, grzęda jest okresowo przewracana.

- Kiełkowanie kończy się, gdy kiełek osiągnie długość 3/4 długości ziarna

18.

Do najważniejszych przemian enzymatycznych mających miejsce w czasie moczenia i słodowania ziaren jęczmienia należy hydroliza skrobi oraz rozkład białek.

Optymalna temperatura działania enzymów jęczmiennych:

alfa-amylaza - 70 stopni C

beta-amylaza - 80 stopni C

proteazy - 50 stopni C

Hemicelulazy - 40-45 stopni C

19. Suszenie zielonego słodu

- Suszenie nie tylko utrwala słód, ale nadaje mu także charakterystyczny smak, zapach i barwę

- Proces suszenia przeprowadza się w temperaturze stopniowo wzrastającej przy pomocy gorącego powietrza

Dla słodu jasnego 30-80 stopni C

Dla słodu ciemnego 30-110 stopni C

dla słodów barwiących 240 stopni C

- Wilgotność końcowa: 3-5%

- Suszarnie jedno-, dwu- lub trójsiatkowe

20. Etapy suszenia

- Faza fizjologiczna

Temperatura 30-45 stopni C. Procesy fizjologiczne związane z kiełkowaniem, wzrost kiełka i korzonków, hydroliza składników bielma.

- Faza enzymatyczna

Temperatura 45-60 stopni C. Ustają procesy życiowe ziarna. Następuje intensywny rozkład polimerów.

- Faza chemiczna

Temperatura >70 stopni C. Zahamowanie działania enzymów. Tworzenie związków Maillarda. Tworzenie związków karbonylowych i estrów. Barwa złocista lub brązowa.

21. Obróbka końcowa

- Odkiełkowanie

Usunięcie kiełków i korzonków w odkiełkownicy. Zmniejszenie grubości łusek.

- Dojrzewanie

Przetrzymanie w dużym zbiorniku w celu wyrównania wilgotności

22. Słód do produkcji piwa

- Piwa jasne - słód jasny

- Piwa ciemne - słód monachijski 60-80%, słód jasny 10-20%, słody specjalne 10-15%.

Głównym źródłem enzymów (siła diastatyczna) jest słód jasny i taka jest jego rola w mieszance.