biotechnologia2(1), uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa, rok III semestr 6, biotechnologia żywności - technologia fermentacyjna


SŁÓD wilgotność4-5%zwieksza ssie z udzialem ziaren połamanych oraz pyłow Rozluznienie słodu-różnica(1.2-1.8%) w ekstrakcie z przemiału na mąkę i uzyskanego w brzeczce sporządzonej ze śrutyZawart ekstraktu w mące-wyraza się w %suchej masy sloduDla słodow jasnych ekstaktywnosc=79-82 ciemne 75-78Akt enz w słodzie(sila drastyczna wg kolbach)okresla akt amylazy.jasny-powyzej 240,ciemny150-180WKBarwa,Kwasowość czynna-pH5,6-5,8Lepkość brzeczkiod 1,5 do 1,6mPaxsOgólna zaw białka10-10,8%Zaw azotu rozpuszczalnegoilośc azotu przechodzaca do roztworu w czasie tworzenia brzeczki (0,55-0,75%suchej subst ekstraktu w brzeczce)Zaw azotu formolowegookresla zaw niskocząst frakcji biłkowych w slodzieliczba Kolbach-wskaznik modyfikacji proteol słodu(38-42z jeczm jarego jarego 38-45 j ozimego)Zaw azotu aminowego-oznacza ilość azotu dostępnego dla drozdzy w czasie ferm Liczba Hartongaokresla akt enzymów proteol i cytolitycznych(33-39)zaw DMS(siarczek dimetylu)w słodzie nie może przekraczac 0,45mg/kgS Sklad suszonych szyszek chmielowych-L-kwasy(2-12%:adhumulon,porthumulon)B-kwasy(1-10%:lupulin,colupulon)polifenole(2-5%)bałka15%,olejki chmielowe(0,5-1,5),celuloza50%,skł min10%,wilgotność 12% Drozdze-ferment dolnej (Saccharomyces cerevisiaespp.uvarum var.carslbergensis)górnej(S.cerevisiae var. cerevisiae)

SŁÓD otrzymywany z jęczmienia browarnego. Produkcja: moczenie ziarna jęczmienia, kiełkowanie, suszenie. Celem procesu jest wytworzenie i uaktywnienie enzymów ziarna koniecznych do rozkładu  skrobi i białek w czasie zacierania, a co za tym idzie do produkcji piwa. Proces musi być tak prowadzony, aby można było wyprodukować słód o parametrach wymaganych do produkcji danego rodzaju piwa. Wzorcowe parametry słodu do produkcji piwa jasnego Zawartość białka 10,8% Zawartość białka w roztworze (Kolbach) 38-42 % Stopień rozluźnienia 1,2 -1,8 EBC Zawartość ekstraktu > 80 Lepkość < 1,55 mPas Barwa < 3,4 EBC Barwa po gotowaniu < 5,0 EBC Zawartość białka rozpuszczalnego > 650 mg/100 g sm. Kruchość - badana twardościomierzem - części twarde 80 - 85 % 2,0 % Wskaźnik trwałości VZ 45°C (HARTONG) 37-41 Zawartość wody < 5,0 % Wyrównanie < 0,8 %. . Słody dzielimy na jasne (pilzneńskie) i ciemne (monachijskie). Ich barwa  zależy od zastosowanych odpowiednich temperatur suszenia. Słody ciemne mają na ogół niższą siłę amylolityczną. Istnieją również specjalne rodzaje słodów takie jak karmelowe i barwiące stosowane do barwienia piwa i/lub nadania mu specyficznego smaku i zapachu.

WODA tylko niewielka jej część jest używana bezpośrednio do produkcji piwa. Zużycie wody w browarze 3.7 do 10.9 hl/hl wyprodukowanego piwa, przy czym większość jej jest zużywana do mycia. Woda zużywana w procesie technologicznym jest zużywana głównie do zacierania słodu. Woda taka powinna się charakteryzować odpowiednimi parametrami z których najważniejszym jest tzw. alkaliczność resztkowa czyli różnica między właściwościami alkalizującymi anionów (głównie HCO3G), a właściwościami zakwaszającymi kationów (głównie Ca2+ i Mg2+). Im wyższa alkaliczność resztkowa tym większy wpływ twardości węglanowej na proces produkcyjny i wyższe pH brzeczki przy zacieraniu. Alkaliczność resztkowa wody do zacierania przy produkcji piw pilzneńskich powinna być niższa niż 5°n (stopni niemieckich → bo prawie wszystkie procesy w produkcji piwa prowadzone są w środowisku kwaśnym, a wysoka alkaliczność resztkowa podwyższa pH zacieru i brzeczki wpływając niekorzystnie na przebieg procesów enzymatycznych w czasie zacierania. zacierania. Alkaliczność resztkową można obniżyć przez obniżenie twardości węglanowej wody (dekarbonizacja), podwyższenie twardości niewęglanowej, neutralizację (dodatek kwasów powodujących przejście twardości węglanowej w niewęglanową).

TECHNOLOGIA PRODUKCJI PIWA

SŁÓD otrzymywany z jęczmienia browarnego. Produkcja: moczenie ziarna jęczmienia, kiełkowanie, suszenie. Celem procesu jest wytworzenie i uaktywnienie enzymów ziarna koniecznych do rozkładu  skrobi i białek w czasie zacierania, a co za tym idzie do produkcji piwa. Proces musi być tak prowadzony, aby można było wyprodukować słód o parametrach wymaganych do produkcji danego rodzaju piwa. Wzorcowe parametry słodu do produkcji piwa jasnego Zawartość białka 10,8% Zawartość białka w roztworze (Kolbach) 38-42 % Stopień rozluźnienia 1,2 -1,8 EBC Zawartość ekstraktu > 80 Lepkość < 1,55 mPas Barwa < 3,4 EBC Barwa po gotowaniu < 5,0 EBC Zawartość białka rozpuszczalnego > 650 mg/100 g sm. Kruchość - badana twardościomierzem - części twarde 80 - 85 % 2,0 % Wskaźnik trwałości VZ 45°C (HARTONG) 37-41 Zawartość wody < 5,0 % Wyrównanie < 0,8 %. . Słody dzielimy na jasne (pilzneńskie) i ciemne (monachijskie). Ich barwa  zależy od zastosowanych odpowiednich temperatur suszenia. Słody ciemne mają na ogół niższą siłę amylolityczną. Istnieją również specjalne rodzaje słodów takie jak karmelowe i barwiące stosowane do barwienia piwa i/lub nadania mu specyficznego smaku i zapachu.

CHMIEL (Humulus lupus L.) jest rozdzielnopłciową pnąca byliną należącą do rodziny Cannabis rząd Urticales. W browarnictwie stosuje się tylko kwiatostany żeńskie, bowiem zawierają one gorzkie żywice (nadają goryczkę piwu) i olejki chmielowe (substancje eteryczne) dostarczające aromatycznych składników piwa. W browarnictwie coraz rzadziej stosuje się suszone szyszki chmielowe (chmiel naturalny, siarkowany, prasowany w balotach). Obecnie powszechnie stosowane są preparaty chmielowe, skoncentrowane lub nieskoncentrowane proszki i granulaty chmielowe, ekstrakty chmielowe otrzymane przy użyciu alkoholu etylowego lub CO2 a także izomeryzowane ekstrakty chmielowe. Rozróżnia się  dwa rodzaje chmielu: chmiel goryczkowy oraz chmiel aromatyczny. Klasyfikacja opiera się na zawartości i proporcjach między zawartością żywic nadających piwu goryczkę ("- i $-kwasy) oraz olejków eterycznych nadających piwu aromat. Głównymi obszarami produkcji chmielu goryczkowego są Stany Zjednoczone, Niemcy, Australia, Chiny, a chmielu aromatycznego Niemcy, Czechy, USA, Ukraina i Polska. Szyszki chmielowe są bardzo wrażliwe na warunki otoczenia, a szczególnie tlen, wilgoć i temperaturę. Dlatego też zaraz po zbiorze muszą być ostrożnie suszone w temperaturze ok. 60°C do zawartości wilgoci od 8 do 12%, a następnie poddawane są prasowaniu w tzw. w baloty. Jednak nawet w optymalnych warunkach baloty nie mogą być przechowywane zbyt długo bez obniżenia jakości chmielu Przeciętny skład suszonych szyszek chmielowych przedstawia się następująco: 2.0 ÷ 12%"- kwasy - kwasy 1.0÷ 10% olejki chmielowe 0.5 - 1.5% polifenole 2 ÷ 5% białka 15% celuloza 40 ÷ 50% wilgotność 8 ÷ 12% składniki mineralne 10% W celu zwiększenia stabilności chmielu poddaje się go dalszej obróbce w wyniku czego otrzymuje się, w kolejności od najniższej do najwyższej trwałości, chmiel sprasowany w balotach, proszki i granulaty chmielowe (typ 90 i 45) oraz ekstrakty chmielowe.

DROŻDŻE Mikroorganizmy odgrywają pierwszoplanową rolę w produkcji piwa. W Polsce do produkcji piwa stosuje się wyłącznie drożdże, jednak w wielu krajach (m in. Niemcy, Belgia), w produkcji piwa wykorzystane są również bakterie (głownie bakterie mlekowe). O ile celem stosowania drożdży jest wytwarzanie alkoholu, substancji aromatycznych w piwie , oraz obniżenie pH brzeczki; to dodatek bakterii powoduje obniżenie kwasowości brzeczki, a pośrednio wpływa na smak i zapach piwa. W oparciu o różnice morfologiczne, fizjologiczne i technologiczne drożdże piwowarskie zostały podzielone na dwie grupy: Î drożdże fermentacji górnej - Saccharomyces cerevisiae var. cerevisiae I drożdże fermentacji dolnej - Saccharomyces cerevisiae spp. uvarum var. carslbergensis. Drożdże f dolnej są genet dość jednolite, natomiast górnej są bardziej zróżnicowane. Istotne różnice między drożdżami fermentacji dolnej i górnej, w odniesieniu do produkcji piwa, dotyczą tylko cech technologicznych.1.Wielkoć komórki 7-9µm 7-9µm 2) Zdolno¶ć do tworzenia skupień-

nie tylko komórki pączkujące/ tak występuj± zgrupowania komórek3) Fermentacja rafinozy 100%/33.33% 4) Sporulacja 72 h/48 h 5) Tlenowa przemiana materii 40-75% lub większa 6) Cytochromy spektrum 2 pasma elektroforetyczne/4 pasma elektroforetyczne 7) Optymalna temp. Wzrostu 28°C/25°C 8) Temperatura zahamowania wzrostu 0°C/10°C 9) Optymalne warunki działania katalazy 24°C pH 6.2-6.4 /15°C pH 6.5-6.8 10) Fermentacja główna 5-10°C drożdże kłaczkujące, osady drożdżowe, drożdże pyliste 7 dni / 15-25°C drożdże pyliste, wznoszą się do góry, zawiesiny chmielowe i drożdżowe 3 dni nieograniczona liczba szarży brak przemywania drożdży 11) Dofermentowanie w zbiornikach 0°C 4-6 tygodni / głównie w butelkach 8-20°C 2-3 tygodnie.

W CZASIE FERMENTACJI DROŻDŻE ZUŻYWAJĄ WĘGLOWODANY w określonej kolejności, najpierw monosacharydy (glukoza, fruktoza, mannoza, galaktoza), potem dwusacharydy (maltoza i sacharoza), a na końcu trójsacharydy (rafinoza, maltotrioza). Wynika to między innymi z wielkości nakładów energetycznych ponoszonych na ich transport do wnętrza komórki drożdży i asymilację. Głównym cukrem zużywanym przez drożdże jest maltoza. Optócz wglowodanów do prawidłowego rozwoju drożdże potrzebują związków azotowych głównie do budowy białka komórkowego. Preferują sole amonowe lecz te, w brzeczce, są obecne w niewielkich ilościach. Dlatego też głównym źródłem związków azotowych są aminokwasy i peptydy niskocząsteczkowe. Około 40 ÷ 45% związków azotowych pobieranych przez drożdże fermentacji dolnej to aminokwasy. Zawartość aminokwasów w brzeczce zależy zarówno od przebiegu procesu zacierania, jak i aktywności proteolitycznej słodu. Uważa się, że brzeczka o zawartości ekstraktu 12°Blg powinna zawierać 1700 ÷1900 mg/dm3 aminokwasów co odpowiada zawartości wolnego azotu "-aminowego 220 ÷ 240 mg/dm3. Aminokwasy obecne w brzeczce są z niej pobierane w grupach przy czym pobór ich następuje w różnym czasie. Jest to związane z fizjologią komórek drożdży. Przemiany aminokwasów związane są z wytwarzaniem wyższych alkoholi aromatycznych i alifatycznych, szczególne znaczenie ma przemiana waliny, która jest „surowcem” przy wytwarzaniu diacetylu. Innymi ważnymi związkami azotowymi niezbędnymi do wzrostu drożdży są zasady azotowe -: puryny i pirymidyny, niezbędne do syntezy kwasów nukleinowych. W brzeczce 12°Blg ich zawartość powinna wynosić 3.50 mg/dm3. Komórki drożdżowe potrzebują również odpowiednich związków mineralnych i jonów niezbędnych do funkcjonowania enzymów. Do najważniejszych należą: potas, sód, wapń, magnez, miedź, żelazo, mangan, cynk, siarczany, fosforany oraz azotany.

DODATKI NIESŁODOWANE W browarnictwie, do produkcji piwa stosuje się również surowce niesłodowane. Są one źródłem węglowodanów, a ich podstawowym składnikiem jest skrobia. Zazwyczaj stanowią one od 15 do 20% dodatek do słodu. Do najpopularniejszych dodatków zaliczamy: ziarna kukurydzy, śrutę, płatki, skrobię i syrop kukurydziany, ryż, jęczmień, sorgo, pszenicę oraz cukier. Ponieważ dodatek surowców niesłodowanych zmienia proporcję pomiędzy C:N (węgiel : azot)  w brzeczce, konieczne jest kontrolowanie tej proporcji przez stosowanie w procesie zacierania odpowiedniego słodu oraz prowadzenie procesu w specjalny sposób. Innymi dodatkami stosowanymi w produkcji piwa są: preparaty enzymatyczne, stabilizujące i materiały filtracyjne.

PRODUKCJA BRZECZKI Proces zacierania słodu w produkcji piwa ma na celu wyprodukowanie brzeczki o określonym składzie i parametrach, która jest surowcem do produkcji piwa, a równocześnie pożywką do wzrostu mikroorganizmów, głównie drożdży. Drożdże są odpowiedzialne  za fizykochemiczne i organoleptyczne cechy produktu gotowego. Etapem wstępnym zacierania jest mielenie słodu

A. Mielenie  słodu Mielenie słodu jest procesem skomplikowanym, przygotowującym słód do procesu zacierania. Zarówno parametry słodu, jak i procesu mielenia zależą w dużym stopniu od rodzaju produkowanego piwa, stosowanej technologii i posiadanego wyposażenia technicznego. Ze względu na stosowaną technologię możemy proces mielenia słodu podzielić na mielenie na sucho i na mokro, a ze względu na stosowane urządzenia na mielenia na śrutownikach dwu-, cztero-, pięcio- i sześciowalcowych oraz młynach młotkowych. Celem mielenia jest z jednej strony ułatwienie rozpuszczenia składników ekstraktywnych słodu w wodzie i pobudzenie działania enzymów oraz stworzenie „materiału” do budowy warstwy filtracyjnej brzeczki w kadzi filtracyjnej. Dlatego też niezbędnym jest takie prowadzenie procesu, które zapewniałoby jak najmniejsze rozdrobnienie łuski, a jednocześnie jak największe rozdrobnienie bielma. Te wymogi w większym stopniu spełnia mielenie na mokro, które dzięki kondycjonowaniu słodu pozwala na zachowanie łuski w stanie prawie nienaruszonym, ułatwia rozdrobnienie bielma i aktywuje enzymy słodu. Mielenie na mokro powoduje 10-20% wzrost objętości łuski, łatwiejsze oddzielenie bielma od łuski, wzrost szybkości filtracji brzeczki a także polepszenie stopnia odfermentowania brzeczki. Młyny młotkowe maja zastosowanie do rozdrabniania słodu w browarach, które stosują nowoczesne filtry zacierne.

B. Zacieranie Zacieranie jest jednym z najważniejszych procesów przy produkcji piwa. W czasie tego procesu składniki słodu przechodzą do brzeczki podlegając jednoczesnej konwersji do form przyswajalnych przez drożdże oraz przydatnych do tworzenia cech fizykochemicznych piwa. Ponieważ główne składniki słodu, skrobia oraz białka są bardzo słabo rozpuszczalne w wodzie, a ponadto ich masy cząsteczkowe i forma uniemożliwia ich wykorzystanie przez drożdże, celem procesu zacierania jest wykorzystanie enzymów rodzimych słodu do hydrolizy i doprowadzenie do form przydatnych w dalszych etapach technologicznych Przy zacieraniu proces degradacji dotyczy: - skrobi, - glukanu, - białek, - innych składników. . Wpływ pH na enzymy słodu nie jest tak wielki jak wpływ temperatury. Ponieważ temperaturowe i kwasowe optima oraz zakresy działania enzymów często na siebie zachodzą proces musi być tak prowadzony, aby uwzględniał te zależności, zachowana musi być również aktywność enzymów słodu. Parametry działania enzymów słodu 1) "-amylaza pH 5.6 ÷ 5.8 72 ÷ 75 > 80, enzym upłynniający 2) -amylaza 5.4 ÷ 5.5 60 ÷ 65 > 70, enzym scukrzający 3)endopeptydazy 4.0 ÷ 4.6 50 ÷ 65, enzym rozkładający białka 4)egzopeptydazy 7.0 ÷ 8.0 40 5)hemicelulozy 5.4 ÷ 5.8 37 ÷ 45, enzym rozkładający ściany komórkowe 6) endo-$-glukanaza 45 ÷ 50 > 80 enzym rozkładajacy ß-glukan. Równocześnie, na skutek hydrolizy kwaśnych związków słodu, a także ukwaszania biologicznego (dodatek bakterii mlekowych) lub kwasów zachodzi ukwaszanie zacieru. Ma to również istotny wpływ na aktywność enzymów. Niezależnie od początkowej kwasowości zacieru, która zależy od składu wody oraz słodu, jak również temperatury początkowej zacierania, proces powinien zakończyć się doprowadzeniem kwasowości czynnej zacieru do pH 5.2 ÷ 5.4 (odpowiada to pH 5.5 ÷ 5.8 w temperaturze 20°C). Kwasowość zacieru ma olbrzymi wpływ na ekstrakcję składników ze słodu, czas trwania procesu, jak również skład brzeczki. Najkrótszy czas scukrzania zacieru zachodzi przy  pH 5.3 ÷ 5.6, najwyższą zawartość ekstraktu uzyskuje się prowadząc proces w pH 5.2 ÷ 5.4 przy zacieraniu infuzyjnym i pH 5.3 ÷ 5.9 przy zacieraniu dekokcyjnym.

Zasadnicza różnica polega na sposobie podgrzewania zacieru. W metodzie infuzyjnej zacier podgrzewa się z określoną szybkością (najczęściej 1°C/min) do temperatury całkowitego scukrzenia tj. 76°C, stosując okresowo przerwy w celu przedłużonego działania enzymów. W metodach dekokcyjnych osiągamy określone technologią temperatury poprzez zagotowanie części zacieru (waru) i zawrócenie go do pozostałej części zacieru. W rezultacie otrzymujemy skokowy wzrost temperatury. W metodzie dekokcyjnej rozróżniamy systemy jedno-, dwu- i trójwarowy. Metoda dekokcyjna jest bardziej przydatna przy stosowaniu w produkcji piwa surowców niesłodowanych Wybór metody zacierania dekokcyjna, czy infuzyjna ma wpływ na jakość brzeczki. W metodzie dekokcyjnej uzyskuje się lepsze skleikowanie skrobi, lepsze odfermentowanie, dzięki temu otrzymuje się piwo o pełniejszym smaku. Podkreślić należy fakt, że postęp w technologii i techniki doprowadził do stanu, gdy stosowana metoda zacierania nie ma praktycznie wpływu na jakość produktu końcowego. Wybór metody zacierania zależy od wyposażenia browaru oraz od tego czy stosuje surowce niesłodowane. Przeciętny skład węglowodanów w typowej brzeczce piwnej jest następujący: maltoza 44%, dekstryny 31%, maltotrioza 11%, glukoza 9%, sacharoza 3% fruktoza 2%. Brzeczka o zawartości ekstraktu 12°Blg powinna zawierać również 170-190 mg aminokwasów w 100 cm3, co odpowiada zawartości wolnego azotu "-aminowego na poziomie 22 ÷ 24 mg/100 cm3 oraz 35 mg zasad azotowych/100 cm3

C. Filtracja brzeczki Filtracja brzeczki polega na oddzieleniu klarownej brzeczki od młóta (wysłodzin) przy zastosowaniu kadzi filtracyjnej lub filtra zaciernego. Ogólna zasada filtracji polega na takim prowadzeniu procesu, który zapobiega obniżeniu temperatury zacieru i brzeczki (powoduje to wzrost lepkości i wydłużenie czasu filtracji) oraz zapobiega natlenieniu brzeczki. Proces filtracji powinien trwać, jak najkrócej. Zacier najczęściej filtruje się w kadziach filtracyjnych, które  należy napełniać w taki sposób, aby utworzyła się naturalna warstwa filtracyjna na spodzie kadzi. Ważną rolę spełnia tu łuska (im mniej uszkodzona w czasie mielenia i zacierania tym łatwiej zachodzi proces filtracji). Warstwa ta przepuszcza klarowną brzeczkę przednią, a zatrzymuje osady. Proces jest przyspieszany przez wytworzenie podciśnienia pod warstwą filtracyjną. Po zakończeniu filtracji brzeczki przedniej następuje tzw. wysładzanie młóta polegające na jego kilkukrotnym płukaniu gorącą wodą, o temperaturze wyższej (o ok. 2 ÷ 4°C) od temperatury brzeczki i o kwasowości zbliżonej do kwasowości brzeczki. Zbyt wysokie pH wody (powyżej 6.5) powoduje wypłukanie związków garbnikowych - niekorzystnie wpływają na smak piwa. Płukanie prowadzi się tak długo (stosując kolejne porcje wody o coraz wyższej temperaturze), aż zawartość ekstraktu w brzeczce wysłodkowej osiągnie wymagany poziom (na ogół 1 ÷ 1.5%). Czas filtracji w kadzi filtracyjnej zależy od wielu czynników, m.in. od konstrukcji samej kadzi i może trwać nawet do6 godzin Znaczne skrócenie czasu filtracji można uzyskać stosując filtr zacierny w którym proces prowadzi się przy zastosowaniu ciśnienia zewnętrznego 0.04 MPa. Cykl i zasady procesu są podobne jak w kadzi zaciernej, jednak dzięki stosowaniu ciśnienia zewnętrznego czas trwania procesu ulega znacznemu skróceniu do 2-3 godzin.

GOTOWANIE BRZECZKI Gotowanie brzeczki z chmielem na celu: ekstrakcję i transformację związków chmielu, sterylizację brzeczki, nadanie brzeczce — piwu odpowiedniego smaku i zapachu, wytrącenie osadów, głównie kompleksów białka z polifenolami, usunięcie niepożądanych składników (m. in. DMS) ustalenie barwy zakwaszenie brzeczki, zagęszczenie brzeczki, inaktywację enzymów. Najistotniejszą częścią procesu jest sposób dodawania związków chmielowych, w odpowiedniej postaci (granulat, ekstrakt) oraz ilości, jako że żywice chmielowe, olejki i polifenole chmielu mają decydujący wpływ na cechy organoleptyczne piwa. Dawkę chmielu ustala się na podstawie aktualnej zawartości izo-związków w chmielu oraz wymaganej zawartości w piwie. Najważniejszymi związkami goryczkowymi chmielu są "-kwasy, które w procesie gotowania, na skutek izomeryzacji, przechodzą w izo-"-kwasy. Im dłuższy czas gotowania i im wyższe pH brzeczki, tym większa ilość "-kwasów przechodzi w formę izo"-kwasów i tym samym większa goryczka piwa. Innymi składnikami chmielu nadającymi piwu określone cechy organoleptyczne są eteryczne olejki chmielowe. Ich ilość maleje w czasie gotowania. Brzeczkę w czasie gotowania zadajemy preparatami goryczkowymi lub chmielem goryczkowym na początku i w połowie czasu trwania procesu, natomiast preparatami lub chmielem aromatycznym, pod koniec procesu gotowania (20 minut przed jego zakończeniem). W warunkach naturalnych gotowanie brzeczki z chmielem trwa około 2 godzin. Proces ten można skrócić stosując gotowanie w podwyższonej temperaturze i podwyższonym ciśnieniu.

ODDZIELANIE OSADÓW GORĄCYCH W czasie gotowania następuje również reakcja białek z garbnikami co powoduje powstanie osadów garbnikowo-białkowych tzw. osadów gorących o średnicy cząstek 30 ÷ 80 um. Osady te oddziela się od gorącej brzeczki stosując wirówki, dekantery lub kadzie z zawirowaniem (whirpool). Zasada ich działania polega na wykorzystaniu siły odśrodkowej lub grawitacji do rozdziału substancji różniących się masą właściwą. Ujemnym efektem stosowania tych urządzeń jest natlenienie gorącej brzeczki w czasie procesu.

CHŁODZENIEProces chłodzenia brzeczki ma na celu doprowadzenie jej do temperatury, w której można dodać do niej drożdże (temperatura nastawu) i rozpocznie się proces fermentacji. Jednocześnie proces chłodzenia powinien doprowadzić do wydzielenia osadów zimnych oraz ułatwić napowietrzenie brzeczki. Chłodzenie brzeczki do temperatury rzędu kilku do kilkunastu stopni Celsjusza ( w zależności od stosowanych drożdży) prowadzi się w wymiennikach płytowych Schłodzoną brzeczkę natlenia się do zawartości 6 ÷ 8 mg O2/dm3. Tlen jest niezbędny w pierwszym okresie po zadaniu brzeczki drożdżami - przyrost masy drożdży. Ilość wprowadzonego do brzeczki sterylnego powietrza (tlenu) zależy od rasy, dawki, rodzaju piwa oraz składu brzeczki. Natlenianie najczęściej odbywa się w przepływie, przy użyciu sprężonego sterylnego powietrza, za pomocą specjalnych urządzeń (eżektor lub porowata świeca umieszczona w przewodzie, przez który przepływa schłodzona brzeczka). A. Usuwanie osadów zimnych Oprócz usunięcia osadów gorących należy również usunąć osady zimne (bardzo drobne cząsteczki - rozpuszczalne po podgrzaniu brzeczki, które oblepiają komórki drożdżowe i utrudnia wymianę materii. Można je usunąć stosując bardzo drobne pęcherzyki powietrza (flotacja), które unoszą na powierzchnię cząstki osadu. Zadawalające wyniki uzyskuje się po przepuszczeniu ok. 30-40 hl powietrza/hl brzeczki chmielonej B. Zadawanie drożdżami Do szczepienia brzeczki chmielonej, w browarach stosuje się wybrany odpowiedni szczep drożdży, który „zaadoptował” się w warunkach browaru. Drożdże nastawne przygotowuje się w dziale propagacji drożdży z czystej kultury, pochodzącej z wybranej przez browar, Kolekcji Czystych Kultur Drobnoustrojów. W browarach wykorzystuje się jednak przede wszystkim drożdże pochodzące z wcześniejszych rzutów produkcyjnych (szarż). Drożdże zebrane ze zbirników fermentacyjnych wymagają jednak odpowiedniego przygotowania i traktowania (pielęgnacja drożdży), które obejmuje: dekarbonizację (usunięcie CO2); przemywanie; przesiewanie; napowietrzanie; homogenizację; przechowywanie. Do drożdży przechowywanych przez dłuższy czas w odpowiednich warunkach, przed zadaniem dodaje się brzeczkę, aby zwiększyć ich aktywność fermentacyjną i szybkość wzrostu. Pzygotowanie do szczepienia drożdżami obejmuje: napowietrzanie mieszanie w celu ujednolicenia (uzyskania homogenności) Zadawanie drożdży może być wykonane tradycyjnie - ręcznie lub za pomocą pomp. Ilość dodawanych drożdży zależy od szczepu drożdży i asortymentu produkowanego piwa, może być kontrolowana wagowo lub przez pomiar zmętnienia

C. FERMENTACJA

Fermentacja jest najważniejszym procesem polegającym na konwersji cukrów zawartych w brzeczce do etanolu i dwutlenku węgla przez drożdże. Przemianę tą można przedstawić w formie rónania Gay-Lussac'a: C_6H_12O_6 ~` 6  ~2C_2H_5OH ~`+~ 2CO_2`` +``) G gdzie )G oznacza wolną entalpię, która wynosi  & 230 kJ. Fermentacja jest procesem egzotermicznym - a wydzielona energia może być „magazynowana” przez drożdże w formie adenozynotrójfosforanu i uwalniana w postaci ciepła Oprócz dwutlenku węgla i alkoholu w wyniku przemian biochemicznych powstają produkty uboczne (kwasy, estry, wyższe alkohole itp.), które w odpowiednich warunkach nadają piwu właściwy smak i zapach. W pierwszym etapie po dodaniu drożdży następuje ich szybkie rozmnażanie (do momentu wyczerpania rozpuszczonego w brzeczce tlenu),a  zafermentowanie i fermentacja burzliwa. FERMENTACJA KLASYCZNA W KADZIACH OTWARTYCH W klasycznej fermentacji burzliwej (w kadziach otwartych), z wykorzystaniem drożdży dolnej fermentacji  rozróżnia się cztery etapy: 1. Zaszczepienie - charakteryzuje się szybkim przyrostem biomasy drożdży (liczba komórek zwiększa się 3-4 krotnie) do momentu wyczerpania rozpuszczonego w brzeczce tlenu. 2. Fazę krążków niskich - na powierzchni brzeczki pojawia się biała piana, która stopniowo gęstnieje. Z czasem zmienia się również jej kolor - na brunatny - spowodowane to jest wytrącaniem się żywic chmielowych oraz substancji garbnikowo-białkowych. 2. Fazę krążków wysokich - charakteryzuje się wysok± pian±. Proces fermentacji osiąga maksimum. Wytrącone substancje (żywice chmielowe) pokrywają całą powierzchnię piany - intensywny brunatny kolor. 3. Fazę opadania kr±żków - końcowy etap fermentacji, piana zanika, drożdże opadaj± na dno, a młode piwo klaruje się. W celu przyspieszenia opadania drożdży należy obniżyć temperaturę w kadziach. Pod koniec fermentacji powierzchnię brzeczki pokrywa cienka warstwa opadłej piany jest to powłoka pofermentacyjna, którą należy usuwać. Klasyczną fermentację burzliwą prowadzi  się w temperaturze 6 ÷ 8.5°C , zaś za orientacyjny czas fermentacji przyjmuje się taką ilość dni, ile procent ekstraktu zawiera brzeczka podstawowa. Podczas procesu fermentacji zachodzi wiele przemian biochemicznych i fizykochemicznych. Dla przykładu, na rysunkach przedstawiono zmiany podstawowych parametrów charakteryzujące przebieg fermentacji górnej i dolnej)

FERMENTACJA PIWA W TANKOFERMENTORACH (CKT) Postęp technologiczny oraz zwiększenie produkcji w browarach spowodowały odejście od klasycznej fermentacji w otwartych kadziach fermentacyjnych (o poj. ok 200 ÷ 300 hl). Obecnie, większość browarów wyposażona jest w tankofermentory - pionowe zbiorniki cylindryczno-stożkowe (unitanki) o pojemności 2000 hl i więcej. W tych samych zbiornikach prowadzi się proces fermentacji i leżakowania piwa. Zastosowanie zbiorników cylindryczno-stożkowych (CKT) zmusiło technologów do znacznej modyfikacji procesu fermentacji. Przede wszystkim do fermentacji stosuje się wyselekcjonowane drożdże kłaczkujące dolnej fermentacji, które dobrze znoszą warunki panujące w CK-tankach (ciśnienie do 1 bara, intensywne mieszanie). Proces fermentacji głównej można prowadzić w sposób tradycyjny w temperaturze 8 ÷ 9°C (czas fermentacji 7 dni) lub zmodyfikowany, w temperaturze wyższej 12 ÷ 16°C (4 ÷ 5 dni). Taki sposób prowadzenia fermentacji powoduje zwiększenie wytwarzania dwuacetylu i alkoholi wyższych oraz częste występowanie posmaku drożdżowego. Po zakończeniu fermentacji głównej należy usunąć nadmiar drożdży, które osadziły się w stożkowej części zbiornika. Osadzanie drożdży przyspiesza się dzięki intensywnemu ochładzaniu dolnej partii unitanku. Młode piwo, po fermentacji zawiera jeszcze około 4 ÷6 mln komórek drożdży, poddaje się procesowi dojrzewania. W czasie dojrzewania podnosi się temperaturę w celu redukcji zawartości dwuacetylu ( od 8.5 do 20°C) przez 2 ÷ 3 dni, a następnie usuwa się drożdże ze stożkowej części zbiornika i piwo schładza się do temperatury poniżej 0°C (od -0.5 do -1°C), w której leżakuje 4 ÷ 7 dni. Oprócz usuwania drożdży, bardzo ważne jest stosowanie CO2. Dwutlenek węgla jest potrzebny do karbonizacji, a w końcowej fazie fermentacji głównej stosuje się przemywaniepiwa przy pomocy CO2 w celu obniżenia zawartości niepożądanych produktów ubocznych.

DOJRZEWANIE PIWA (LEŻAKOWANIE) Piwo młode po procesie fermentacji głównej przetacza się do hermetycznych zbiorników leżakowych, w których prowadzi się  proces dojrzewania piwa - fermentacja wtórna. Piwo to zawiera jeszcze od 4 do 6 mln komórek w 1 cm3, zapewnia to prawidłowy przebieg procesu W czasie leżakowania zachodzą m. in. następujące zjawiska nasycenie piwa dwutlenkiem węgla (do co najmniej 0.4% wag.); sklarowanie piwa, uzyskanie właściwego stopnia odfermentowania, wytworzenie właściwego bukietu smakowo-zapachowego. Proces leżakowania powinien przebiegać w temperaturze od -1 do +1°C, przy nadciśnieniu powyżej 0.03 MPa. Schłodzenie piwa do tak niskiej temperatury powoduje wytrącenie substancji białkowo-garbnikowych, które są adsorbowane przez komórki drożdży. Wydzielający się CO2 powoduje przemywanie piwa - usuwanie związków lotnych tworzących zapach młodego piwa. Proces leżakowania - w zależności od rodzaju piwa - trwa od 4 do 6 tygodni (technologia klasyczna) oraz 2 - 3 tygodnie w unitankach Parametry kontrolowane podczas fermentacji wtórnej to: temperatura; zawartość ekstraktu; zawartość CO2; zmiana pH; zawartość dwuacetylu - szczególnie przy stosowaniu przyspieszonych metod fermentacji; ilość osadów drożdżowych (max. 0,7 l/hl zawartości tanku);

FILTRACJA, KARBONIZACJA, ROZLEW

Filtracja piwa ma na celu jego stabilizację poprzez usunięcie zawiesin, komórek drożdży oraz nadanie mu odpowiedniej klarowności i połysku. Powszechnie stosuje się filtrację przez ziemię okrzemkową na różnego rodzaju filtrach (płytowych, ramowo-płytowych, świecowych, horyzontalnych-sitowych). Po filtracji piwo trafia do zbiorników pośredniczących (BBT) w których przetrzymywane jest do momentu skierowania na linię rozlewniczą. Przed napełnieniem butelek, w piwie zwiększa  się zawartość CO2 do zawartości ok. 0.5% w urządzeniach zwanych karbonizatorami. Ostatnim etapem produkcji piwa jest jego rozlew do butelek, puszek lub kegów. Odbywa się to w odpowiedni sposób, zapewniający niską temperaturę i wysokie nadciśnienie -zapobiegające wydzielaniu się dwutlenku węgla.

SŁÓD - podkiełkowane ziarna jęczmienia do określonego stadium i wysuszone, zawiera  skrobię, związki białkowe, tłuszczowe, dekstryny i cukry oraz substancje m.in. enzymy amylolityczne, proteolityczne i cytolityczne - jest podstawowym surowcem do produkcji piwa. SŁODOWANIE - jest to proces przetwarzania ziarna zbóż, głównie jęczmienia w słód. Polega na wywołaniu kiełkowania ziarna po namoczeniu do określonego poziomu wilgotności, a następnie kierowanie procesami fizjologicznymi, w wyniku których powstaje kompleks enzymów (amylo,  proteo, celulo i in.), zmianie ulegnie struktura ziarna oraz powstają odpowiednie cechy aromatyczne. Stan ten utrwala się poprzez wysuszenie. jęczmień→ czyszczenie i sortowanie → Magazynowanie →moczenie →kiełkowanie →suszenie →oddzielenie korzonków →magazyowanie W celu usunięcia zanieczyszczeń ferromagnetycznych ziarna jęczmienia przepuszcza się przez aparat magnetyczny wyposażony w magnes stały lub elektromagnes. Do czyszczenia ziarna służą: a) wialnie - za pomocą odpowiednio skierowanego strumienia powietrza oddzielają lekkie zanieczyszczenia, grubsze zaś oddziela się na sitach b) tryjery - rozdzielają ziarna według długości, na tryjerze oddziela się dłuższe ziarna np. owsa, krótsze okrągłe nasiona (wyka, kąkol,) oraz połówki ziarn. c) sita - .płaskie lub cylindryczne (separatory) służą do segregowania oczyszczonego jęczmienia według grubości. Sita zaopatrzone są podłużne szczeliny różnej szerokości (wg norm 2.2; 2.5; 2.8 mm) CELEM MOCZENIA jest doprowadzenie do ziarna odpowiedniej ilości wody, która spowoduje rozwój kiełka liścieniowego i korzonka oraz zapoczątkuje wzmożoną aktywność enzymów i przemian biochemicznych. Wzrost aktywności uwidacznia się po zwiększeniu zawartości wody w jęczmieniu powyżej 30% i przy dostępie powietrza. W czasie moczenia zachodzą następujące zjawiska: 1) woda dyfunduje do wnętrza ziarna, a rozpuszczalne proste związki odżywcze z części przyzarodkowej przedostają się do zarodka; 2) następuje pęcznienie niektórych składników (białka, skrobia, celulozy), objętość ziaren zwiększa się o ok. 45% 3) zmienia się barwa ziarna - ze słomkowej na brązową; 4) następuje wyługowanie z łuski substancji goryczkowych, garbnikowych, polifenoli, barwników i innych, które utrudniają wchłanianie wody,; 5) pod koniec moczenia zaczynają wyrastać z ziarna na zewnątrz korzonki (tzw. oczkowanie ziarna). Moczenie ziarna jęczmienia prowadzi się do momentu uzyskania 43÷46% wody w ziarnie. Stopień namoczenia ziarna kierowanego do kiełkowania zależy od: a) rodzaju produkowanego słodu ( słód jasny lub monachijski), słód monachijski - stopień namoczenia 1-2% wyższy niż przy słodzie jasnym; b) właściwości przerobowych jęczmienia (wrażliwość na wodę, zawartość białka itp.); c) warunków technicznych i założonego czasu kiełkowania (możliwość utrzymania stałego, poziomu zawartości wody w kiełkującym ziarnie); Generalną zasadą moczenia jest zapewnienie wszystkim ziarnom jednakowych warunków wchłaniania wody, zbliżonych do naturalnych - występujących w glebie. Ziarno zaczyna kiełkować już przy wilgotności 30% i optymalnym dostępie powietrza.Szybkość wchłaniania wody zależy od wielu czynników, takich jak: czas moczenia; temperatura wody; grubość ziarn; zawartość białka; ilość tlenu; stopień uszkodzenia ziarn. Zasadniczą rolę w moczeniu jęczmienia odgrywa tlen. Wraz ze wzrostem zawartości wody w ziarnie wzrasta intensywność oddychania. Zawarty w wodzie do moczenia tlen zostaje w krótkim czasie  zużyty (30-40 godzin). Brak dostępu tlenu powoduje oddychanie śródcząsteczkowe - tworzą się niepożądane związki takie jak kwasy, alkohole, estry, nadające nieprzyjemny zapach. Część ziarn ulega przemoczeniu i spontanicznemu rozwojowi liścienia - tworzą się tzw. huzary.

SPOSOBY MOCZENIA A Moczenie powietrzno-wodne: polega na przemiennym przetrzymywaniu ziarna pod wodą i bez wody. Wodę zmienia się najczęściej 2-3 razy na dobę, a ziarno przetrzymuje na przemian 3 godziny pod wodą i 6 godzin bez wody. Podczas moczenia powietrznego intensywność wchłaniania wody przez ziarno jest większa niż podczas przetrzymywania ziarna cały czas pod wodą. Podczas przetrzymywania ziarna pod wodą wskazane jest intensywne „wietrzenie” B Stały przepływ napowietrzonej wody - pozwala na ciągłe usuwanie dwutlenku węgla, zanieczyszczeń i substancji wyługowanych z łuski. wadą jest duże zużycie wody. C Moczenie przez zraszanie - stosowane po dokładnym wymyciu ziarn i wstępnym moczeniu powietrzno-wodnym. W ostatnim okresie moczenia następuje zraszanie ziarna wodą ze stałym odprowadzaniem CO2 i wyługowanych substancji. moczenie prowadzi się specjalnych  urządzeniach Warunki prawidłowego kiełkowania ziarna jęczmienia to: 1)odpowiednia temperatura -powinna wzrastać równomiernie, od pierwszego do ostatniego dnia kiełkowania - nie więcej niż 1°C na dobę. Maksymalna temperatura powinna być utrzymana na jednakowym poziomie w każdej partii tego samego jęczmienia (np. na słód jasny - 18°C, a na słód monachijski 21°C). Gwarantuje to utrzymanie stałego poziomu jakości słodu; 2) stopień namoczenia - wilgotność ziarna również powinna być utrzymywana na stałym poziomie przez cały okres kiełkowania, dla jęczmienia na słód jasny - 43÷44%, na słód monachijski - 45÷46%; 3)obecność tlenu - zależy od częstotliwości i intensywności przewietrzania ziarna. Regulacja dopływu powietrza powoduje odpowiednie odprowadzanie dwutlenku węgla. W początkowej fazie kiełkowania musi być natlenianie powinno być większe, W ostatnich dwóch dniach kiełkowania dopuszcza się większą zawartość CO2 w powietrzu - spowalnia to procesy oddychania i zmniejsza straty suchej masy.

AOC nazwa zastrzeżona dla danego wina: obszar uprawniony do posługiwania się daną nazwą, dozwolone szczepy winogron, gęstość uprawy, wydajność winnicy VDQS wino wysokiej jakości z ograniczonego obszaru SCHEJMAT TECHNOLOGICZNY PRODUKCJI WINA CZERWONEGO: zbiór winogron czerwonych- selekcja zbiorów- usuwanie szypułek- miażdżenie- dodatek SO2 usuwa tlen ze środowiska i stabilizacja mikrob.-moszcz- zaszczepienie drożdżami i bakterie ferm. Mlekowej- fermentacja alk.- fermentacja malonowa- obciąg- osadzanie- cedzenie SCHEMAT TECHNOLOGICZNY WINA BIAŁEGO: selekcja zbiorów- miażdzenie(łodyżki)- dodatek enzymów pektolitycznych- dodatek SO2 maszcz- sok biały- zagęszczanie- fermentacja alkohol.- dodatek SO4 -osadzanie-cedzenie-leżakowanie-klarowanie SCHEMAT TECHNOLOGICZNY WINA RÓŻOWEGO: selekcja zbiorów- winogrona czerwone- miażdzenie- dodatek SO2 -moszcz- zaszczepianie (drożdże i bakterie ferment. Mlekowej)-prasowanie(wytłoki)- ochrona przed tlenem- niska temp. Ogólnie otrzymywanie win różowych może być prze ekstrakcję lub prasowanie. SCHEMAT TECHNOLOGICZNY WINA TYPU NOUVEAU selekcja zbiorów- winogrona czerwone- maceracja w atmosferze CO2 miażdzenie(łodyżki, wytłoki)- zaszczepianie- fermentacja- filtracja PODZIAŁ WIN:- KRYTERIUM TO ZAWARTOŚ ALKOHOLU: lekkie do 10%, średnie 10-14%, mocne 14-18%, alkoholizowane >18%, kryterium:zawartość cukru: wytrawne, półwytrawne,półsłodkie, słodkie PODZIAŁDROŻDŻY WINIARSKICH: wysokiego odfermentowania (do 18-20% obj. Alk.) niższego odfermentowania)8-12) osmofilne do ferm. Moszczu o dużej zaw. Cukru i sulfitowe znoszą wysokie stęż SO2 ,kriofilne i szampańskie



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Witaminy są związkami organicznymi, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa
D III rokBiopreparatywykłady 1-3fermenty, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i pro
biotechnologia2, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa, rok III semestr 6
zagadnienia fermenty, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa, rok III seme
KLASYFIKACJA FERMENTACJI WG DEINDOEFERA, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i proc
TECHNOLOGIA FERMENTACJI, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa, rok III s
nowa sciaga, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa, rok III semestr 6, bi
Gorzelnictwo i wodki gatunkowe sciaga, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i proces
Fermentacja 2 kolo - Gotowe, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa, rok I
FERMENTOWANE NAPOJE MLECZNE, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa, rok I
dobre piwo, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa, rok III semestr 6, bio
Fermentacja 1 kolo sciaga(1), uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa, rok
podłoża do hodowli szczepów, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa, rok I
Fermentacja 1 kolo lepsze, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa, rok III
SŁÓD piwo, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa, rok III semestr 6, biot
bezNazwy1, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa, rok III semestr 6, biot
whirpool, uniwersytet warmińsko-mazurski, inżynieria chemiczna i procesowa, rok III semestr 6, biote

więcej podobnych podstron