LABORATORIUM SPECJALIZACYJNE

SPRAWOZDANIE

ĆWICZENIE

TEMAT: Otrzymywanie piwa w warunkach laboratoryjnych i analiza piwa

WYDZIAŁ: BIOTECHNOLOGII I NAUK O ŻYWNOŚCI

SPECJALIZACJA: TECHNOLOGIA FERMENTACJI

ROK AKADEMICKI: 2012/2013

Orzechowski Michał
Kuncewicz Olga
Cichoń Marta

OCENA ZE SPRAWOZDANIA …………………

UWAGI PROWADZĄCEGO: …………………………………………….…..………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

PODPIS ……………………

1. WSTĘP TEORETYCZNY

PIWO

• Najstarszy i najczęściej spożywany napój alkoholowy oraz trzeci po wodzie i herbacie najbardziej popularny napój na świecie^. W znaczeniu ogólnym piwo to każdy napój otrzymany w wyniku enzymatycznej hydrolizy skrobi i białek zawartych w ziarnach zbóż i poddany fermentacji alkoholowej. W węższym znaczeniu pod pojęciem piwa rozumie się zawierający alkohol i dwutlenek węgla napój otrzymany w wyniku fermentacji alkoholowej wody, słodu i chmielu przy użyciu wyselekcjonowanych szczepów drożdży.

• Słód używany do produkcji piwa powstaje w procesie słodowania jęczmienia, rzadziej pszenicy lub żyta, który polega na moczeniu ziarna, kiełkowaniu, a następnie wysuszeniu. Efektem zacierania oraz filtracji słodu jest brzeczka, która wraz z chmielem poddawana jest warzeniu czyli gotowaniu, a następnie fermentacji alkoholowej przy użyciu drożdży piwowarskich.

• Charakter piwa określa najczęściej rodzaj użytego słodu lub słodów, zawartość alkoholu, goryczka chmielowa oraz stężenie ekstraktu czyli nieprzefermentowanych składników słodu.

2. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest produkcja piwa i jego analiza pod względem fizycznym i chemicznym.

3. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

1. Otrzymywanie piwa

1. Śrutowanie

51 g słodu zmielono na grysik, a następnie odważono 50 g. Do przygotowania piwa w naszej grupie przygotowaliśmy 3 takie próby.

2. Zacieranie metodą infuzyjną

Przygotowano 200 cm³ wody o temperaturze 52°C, dodano odważony zmielony słód i wstawiono do łaźni wodnej aparatu zacierowego o temperaturze 52°C. temperaturę 52°C utrzymywano w zacierze przez 20 min jednocześnie mieszając, a następnie podniesiono ją z szybkością 1°C/min do temperatury 63°C. W tej temperaturze wyłączono mieszadło i przetrzymywano zacier przez 15 min. Jest to tzw. Przerwa maltozowa. Po tej przerwie zacier podgrzewano z szybkością 1°C/min do temperatury scukrzenia 72°C, przy ciągłym mieszaniu. W tej temperaturze przetrzymywano zacier bez mieszania przez 30 min.

W momencie osiągnięcia przez zacier temperatury 72°C rozpoczęto określenie czasu scukrzania. W tym celu po upływie każdych 5 min pobierano bagietką kroplę zacieru, umieszczano ją na płytce porcelanowej i mieszano z 2-3 kroplami 0,02n jodu. Końcem scukrzenia jest moment pojawienia się żółtego zabarwienia.
Następnie przy ciągłym mieszaniu podgrzewano zacier z szybkością 1°C/min do temperatury 76°C. Po uzyskaniu tej temperatury wyłączono mieszadło, zacier pozostawiono przez 20 min, po czym skierowano go do filtracji. Przed rozpoczęciem filtracji włączono na 3 min mieszadło.

3. Filtracja zacieru

Gorący zacier otrzymany w trzech kubkach połączono i filtrowano na gorąco przez watę do cylindra o poj. 500 cm³. Pierwszą partię brzeczki zawrócono i filtrowano dwukrotnie.
Po słynięciu brzeczki przedniej, kiedy zaczęła by widoczna warstwa filtracyjna, przeprowadzono ługowanie: wysładzanie młóta. W tym celu wprowadzono na warstwę filtracyjną 400cm³ wody o temperaturze 76°C i zbierano wody wysłodkowe do innego cylindra o poj. 500 cm³. Wody wysłodkowe dodawano w taki sposób aby nie uszkodzić warstwy filtracyjnej.

Objętości po filtracji

Brzeczka przednia - 270cm³

Wody wysłodkowe - 375cm³

Łącznie - 645cm³

Zawartość ekstraktu zmierzona za pomocą refraktometru Abbego:

Brzeczka przednia 18,5%

Wody wysłodkowe 9,5%

Brzeczka po zmieszaniu 13,5%
Barwa brzeczki

7,5 j. EBC

4. Gotowanie brzeczki z chmielem

Przelano uzyskaną brzeczkę do sterylnej kolby okrągło dennej o poj. 1 dm³, zaznaczono markerem poziom brzeczki, umieszczono kolbę w czaszy grzejnej podłączonej do autotransformatora i podgrzewano brzeczkę do wrzenia. Dodano granulatu chmielowego w ilości 2g/dm³. Na szczycie kolby umieszczono odwróconą do góry dnem niewielką zlewkę, w celu zawracania skroplin. Gotowano brzeczkę z chmielem z niewielką intensywnością aby zminimalizować jej odparowanie, przez 1 godzinę.

5. Oddzielanie gorącego osadu

Po zakończeniu gotowania brzeczki pozostawiono brzeczkę chmielona na około 5 min w celu sedymentacji chmielin i osadów, w czasie której skraplano ociekowo powstałe opary.

Przeprowadzono wzrokowo kontrolę przełomu. Zdekantowano gorącą brzeczkę i iddzielono osady przez filtrację przez watę umieszczoną na lejku do cylindra o poj. 1 dm³. Czynność pta przeprowadzono w boksie laminarnym w warunkach sterylnych z wykorzystaniem sterylnego sprzętu. Sprawdzono objętość uzyskanej po gotowaniu brzeczki.

6. Zadawanie drożdży.

Brzeczkę doprowadzono do temperatury, w jakiej przeprowadzana będzie fermentacja, czyli w przypadku naszej grupy, która używała drożdży górnej fermentacji, była to temp. 20°C. Dodano drożdże w takiej ilości aby stężenie końcowe wynosiło 1,2×10⁷ kom/cm³.

7. Fermentacja brzeczki

Przeprowadzono fermentację do uzyskania stopnia odfermentowania wynoszącego 70%. Piwo następnie rozlano do sterylnych butelek, lewarując piwo znad osadu drożdżowego.

8. Leżakowanie

Butelki z młodym piwem zakapslowano i prowadzono proces leżakowania w temp.

0-2°C przez 2 tygodnie.

9. Odwirowanie drożdży resztkowych

Piwo po leżakowaniu odwirowano w sterylnych warunkach przy 300g w czasie 15 min w temp. 20°C.

10. Pasteryzacja

Piwo poddano pasteryzacji dostarczając 20 JP. W tym celu ogrzewano próbę w łaźni wodnej, w ten sposób aby cała objętość piwa osiągnęła temp 64°C na czas 5,5 min. Temperaturę procesu kontrolowano w identycznej ilości wody umieszczonej w tej samej łaźni wodnej w takim samym naczyniu.

1. Test na pasteryzację

Przygotowano dwie próbki po 20 i (25 cm³) piwa. Jedną z nich (25) doprowadzono do wrzenia. Dla obydwu prób przeprowadzono test na aktywność inwertazy. Po ochłodzeniu próbkę gotowaną ochłodzono do temp 20°C. Próbki piwa ogrzewanego oraz niegotowanego w ilości po 20cm³ umieszczono w 50cm³ kolbach miarowych. Obydwie kolby wstawiono do łaźni wodnej na 55°C. Do każdej z kolb dodano po 20cm³ 20% roztworu sacharozy doprowadzonego do temperatury 55°C. Zawartość kolb inkubowano w 55°C przez 1 h. Po tym czasie próbki ochłodzono do 20°C, dopełniono wodą do kreski i wymieszano. Do dwóch probówek wlano po 5 ml zmieszanych roztworów Fehlinga I i II, a następnie po 1ml roztworu z każdej kolby. Całość wymieszano i ogrzewano do wrzenia w łaźni wodnej.
Wynik testu jest dodatni (brak inwertazy) - jeżeli próbki w obydwu probówkach wskazują takie samo niebieskie zabarwienie, ewentualnie z lekkim czerwonym osadem.
Wynik testu jest ujemny (obecność inwertazy) - jeżeli próbka piwa nie gotowana odbarwia się i wykazuje lekki osad.

Wynik testu: Przy dobrze przeprowadzonej pasteryzacji obie próby powinny przyjąć taki sam granatowy odcień. Próba kontrolna nie wykazywała zmętnienia ani jakiegokolwiek odbarwienia. Niestety w naszej próbie właściwej wtrącił się ciemno brunatny osad, który mówi o tym że w próbie znajdują się nadal cukry redukujące. To z kolei oznacza, ze inwertaza nie została inaktywowana, czyli proces pasteryzacji przeszedł nieprawidłowo.

2. Analiza piwa

1. Oznaczenie zawartości alkoholu w piwie

A_w=0,323 + 0,2691* (R-r) - 2,774* S

R-wskazanie refraktometru zanurzeniowego = 44

r- wskazanie refraktometru dla wody = 15

S=100* (gęstość piwa d₂₀²⁰ -1) = 0,65

A_w= 6,32 % wag.

2. Oznaczenie gęstości piwa

D=(c-a) / (b-a)

a-masa pustego piknometru = 24,0143 g

b-masa piknometru z wodą = 48,34940 g

c-masa piknometru z próbą = 48,50875 g

D=1,0065 g

3. Oznaczenie zawartości ekstraktu

Ekstrakt pozorny =2° Blg

Ekstrakt rzeczywisty

E_r=0,251+0,1179* (R-r) + 1,298*S

R-wskazanie refraktometru zanurzeniowego = 44

r- wskazanie refraktometru dla wody = 15

S=100* (gęstość piwa d₂₀²⁰ -1) = 0,65

E_r=4,5138° Blg

4. Oznaczenie mocy brzeczki podstawowej

P=100*(E_r + 2,066*A)/100+ 1.066*A

P-moc brzeczki podstawowej ° Blg

A-zawartość alkoholu %wag.

E_r-ekstrakt rzeczywisty ° Blg

P=16,46° Blg

5. Oznaczenie stopnia odfermentowania

V=(P-E)*100 %/ P

V-st. odfermentowania

P- moc brzeczki podstawowej ° Blg

E- ekstrakt ° Blg

V_pozorny=87,85%

V_rzeczywisty=72,57%

6. Oznaczenie kwasowości

X=a*2*m/10

1. ilość 0,1n NaOH zużytego do miareczkowania [ml] = 14,5 ml

m - wsp. przeliczeniowy dla 0,1 NaOh = 0,1 ml

X=0,29 ml 1n NaOH/ 100 ml piwa

7. Oznaczenie barwy

Metoda kolorymetryczna z wzorcami EBC

Gdzie:

1. odczyt w jednostkach skali EBC = 15

14. grubość warstwy w mm = 25mm

B=15 EBC

8. Oznaczenie wskaźnika stabilności koloidalnej- Test Hartonga

Zmętnienie próbki zaobserwowano przy użyciu 2,0 ml (NH₄)₂SO₄

9. Oznaczenie zawartości białka

N=0,0014*(A-B)*100/c

A-ilość 0,1 n H₂SO₄ w odbieralniku [ml] = 50

B- ilość 0,1 NaOH zużyta do miareczkowania próby[ml] = 15,2

C - ciężar próby = 50*1,0065=50,325

N=0,0968%

Zawartość białka[%]

B=N*6,25

B=0,605%

4. WNIOSKI

Zawartość alkoholu w piwie podawana jest w procencie objętości płynu i waha się od 0,5 do kilkunastu procent . Stężenie ekstraktu podawane jest najczęściej w procentach wagowych lub w stopniach Ballinga, rzadziej stopniach Plato. Brzeczka po przeprowadzonej fermentacji zawiera ok. 1/3 ekstraktu, 1/3 alkoholu i 1/3 dwutlenku węgla.

Oznacza to, że piwo o zawartości ekstraktu w brzeczce 12% wagowych zawiera ok. 4% wagowych alkoholu czyli uwzględniając ciężar alkoholu ok. 5% objętości oraz ok. 4% wagowych dwutlenku węgla. Wyższe odfermentowanie brzeczki powoduje wzrost zawartości alkoholu kosztem stężenia ekstraktu, a często również jakości piwa.

Celem wykonanych oznaczeń była ocena jakościowa piwa, która polegała na zmierzeniu zawartości alkoholu w piwie, oznaczenia zawartości ekstraktu w piwie, a co za tym idzie, mocy brzeczki podstawowej oraz stopnia odfermentowania. Oznaczano również kwasowość piwa, barwę, stabilność koloidalną oraz zawartość białka.

Zawartość alkoholu w otrzymanym piwie kształtuje się na poziomie 6,32 % wag. o barwie 15 j.EBC, co jest cechą charakterystyczną dla piw górnej fermentacji. Zawartość ekstraktu w brzeczce podstawowej (16,46 ° Blg) wskazuje na piwo (dość) mocne. Piwa o odfermentowaniu od 65% uznaje się za piwa o wysokim odfermentowaniu. Rzeczywisty poziom odfermentowania naszego piwa w okolicach 72% wskazuje na wysokie odfermentowanie. Stabilność koloidalną piwa można ocenić na zadowalające, ponieważ niewielkie zmętnienie wystąpiło przy 2 ml (NH₄)₂SO₄.

---