Surowce piwowarskie
Do podstawowych surowców piwowarskich należą jęczmień, chmiel, woda i drożdże.
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 wielorzędowych na każdym piętrze szczypułki kłosowej płodne sa 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 dwurzędowych, tylko środkowe kłoski każdej trójki są płodne i na każdym
piętrze osadki kłosowej rozwija sie 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.
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.
Jeczmiona sześciorzędowe maja ziarno różnej wielkości. Ziarna środkowe sa większe niż
te rozwijające sie w rzędach bocznych.
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. Jęczmień musi być przerobiony na słód.
Ziarno jęczmienia składa się z łuski, bielma i zarodka. Łuskę tworzy plewa oraz zrośnięte, znajdujące się pod nia okrywy: owocowa i nasienna. Plewa składa się z substancji nierozpuszczalnych w wodzie i jest odporna na czynniki mechaniczne i fizyczne. Bielmo stanowi wewnętrzną mączystą część ziarna jest zbudowane ze skrobi. Skrobia wystepuje w postaci dużych i małych ziaren. Duże ziarna skrobi jęczmiennej typu A - maja średnice od 20-30µm, a małe - typu B - średnice 3-5µm. Masa małych ziaren stanowi zaledwie 3-10% całkowitej masy skrobi zawartej w bielmie. Wolne przestrzenie miedzy ziarnami skrobi, oraz przestrzeń miedzy 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 ulęgają rozluźnieniu, przez co sa
bardziej pożądane w browarnictwie. Ściany komórkowe bielma w ziarnie jęczmienia
zbudowane sa z substancji, której: 75% stanowią beta-glukany, 15% to araboksylany,
5 % to białka, 3% glukomannany. Warstwa aleuronowa otacza bielmo, składa sie z 2 lub 3 warstw grubościennych komórek bogatych w białko. Stanowi punkt wyjścia przy tworzeniu sie większości enzymów podczas słodowania. Wilgotność ziarna waha sie w granicach 13-
18%. Jęczmień ocenia sie jako suchy, gdy zawiera <15% wody, a mokry przy 17-18%
wilgoci. Jęczmień mokry charakteryzuje się mniejsza 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 sucha pogoda w okresie wegetacji,
która doprowadziła do niedojrzałości jęczmienia.
Aktualnie w Polsce uprawia sie 7 odmian jeczmion jarych i jedna ozima o nazwie MARINKA — daje słody ciemniejsze od odmian jarych. Każdą odmianę charakteryzuje kształt ziarna, wygląd zewnętrzny, grubość łuski,
zawartość białka, ekstraktywność jęczmienia i podatność na rozluźnienie bielma podczas
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.
Chmiel - Humulus Lupulus - to roślina dwupienna, należąca do grupy pokrzywowatych i rodziny konopiowatych. konopiowatych browarnictwie wykorzystywane są jedynie owoce żeńskie. Z punktu widzenia technologii piwowarskiej najważniejszymi składnikami chmielu i produktów chmielowych są żywice chmielowe. Kształtują one charakterystyczną goryczkę w piwie, polepszają pienistość, a także wykazują właściwości antyseptyczne. Na właściwości smakowo- zapachowe piwa wpływają również polifenole oraz olejki chmielowe. 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 sie w granicach 3-4 cm. Pomiędzy listkami okrywowymi na wysokości ok. 1/3 znajduje sie mąka chmielowa, zwana lupulina. 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.
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.
Posiadają one również silne właściwości antybakteryjne, szczególnie hamujące rozwój bakterii gramdodatnich, antyoksydacyjne oraz stabilizujące pianę.
Biorąc pod uwagę różne odmiany chmielu można powiedzieć, że ich skład jakościowy i ilościowy zależy w dużej mierze od warunków pogodowych, regionu uprawy chmielu oraz stopnia wykwalifikowania plantatorów.
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 sie
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 sie, nie wydłużają procesu
chmielenia i nie powodują strat brzeczki przy odchmielaniu,
• 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.
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
Procesy przemiany materii w komórkach drożdżowych można podzielić na:
- odfermentowanie cukrów i przemiany węglowodanów
- przemiany substancji białkowych
Białka stanowią od 35%-60% suchej substancji drożdży. Do budowy komórek drożdże wymagają więc dużych ilości azotu. Jego źródłem są przede wszystkim wolne aminokwasy.
- przemiany tłuszczów
- przemiany związków mineralnych
Spośród substancji mineralnych drożdże potrzebują przede wszystkich fosforu i siarki. Fosfor pobierany jest w postaci fosforanów i pochodzi ze słodu. Siarka natomiast pobierana jest przez drożdże w postaci nieorganicznych siarczanów oraz siarkowych aminokwasów.