Uproszczony schemat produkcji piwa przedstawiono na rysunku 1.

Tradycyjnymi surowcami dla przemysłu piwowarskiego są: słód, woda, drożdże i chmiel. Co raz częściej stosuje się również niesłodowane surowce skrobiowe, a proces wspomagany jest dodatkiem preparatów enzymatycznych i stabilizujących.

Słód jest jednym z podstawowych surowców w produkcji piwa. Jest otrzymywany z jęczmienia browarnego. Produkcja obejmuje następujące etapy: 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 podano w tabeli.

Tabela 1.
Charakterystyka słodu dobrej jakości

Parametr	Wartość
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 %
Długość kiełka homogeniczność (na przykład) -1/4 - 1/2 - 3/4 - 1 + 1	0 % 3 % 2.5% 70 % 2%

W praktyce, każdy browar do produkcji swojego asortymentu piwa zamawia słód o określonym składzie i charakterystyce. 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 jest obok słodu, głównym surowcem stosowanym w produkcji piwa przy czym tylko niewielka jej część jest używana bezpośrednio do produkcji piwa. Zużycie wody w browarze waha się w granicach 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 HCO₃^G), 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). Wynika to z faktu, że 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.

Alkaliczność resztkową można obniżyć przez:

obniżenie twardości węglanowej wody (dekarbonizacja),

podwyższenie twardości niewęglanowej,

neutralizację (dodatek kwasów powodujących przejście twardości węglanowej w niewęglanową).

Ponadto na przebieg procesu produkcji i jakość wody wpływa zawartość niektórych jonów, a w szczególności tych, które w wysokich stężeniach wpływają ujemnie na proces produkcyjny lub na jakość gotowego produktu: Fe²⁺ lub Fe³⁺, NO₃^G, SiO₃^2-, SO₄^2-, Mn²⁺, jak również tlenu i chloru.

Obecnie stosowane systemy uzdatniania wody pozwalają otrzymać wodę o dokładnie pożądanych cechach dzięki temu  istnieje możliwość dokładnej kontroli składu tego ważnego surowca.

Wymagania stawiane wodzie przez różne gałęzie przemysłu spożywczego przedstawiono poniższej w tabeli

Tabela
Jakość wody wymagana w przemyśle spożywczym

Parametry	Browary, piwo jasne	Browary, piwo ciemne	Napoje gazowane	Przemysł spożywczy
Mętność mg/dm^3	10	10	2	10
Barwa mg/dm^3	-	-	10	-
Twardość mg CaCO3/dm^3	-	-	250	-
Żelazo mg Fe^+2/dm^3	0.1	0.1	0.2-0.3	0.2
Mangan mg Mn^+2/dm^3	0.1	0.1	0.2	0.2
Substancje rozpuszczalne mg/dm^3	500	1000	850	-
Zasadowość mg CaCO3/dm^3	75	150	50-100	-
Zapach/smak	brak	brak	brak	brak
Siarkowodór mg/dm^3	0.2	0.2	0.2	-
Inne wymagania	Woda konsumpcyjna, NaCl <275 ppm, pH 6.5-7.0	Woda konsumpcyjna, NaCl <275 ppm, pH 7.0 lub więcej	Woda konsumpcyjna, na utlenienie związków organicznych zużycie tlenu <10ppm	Woda konsumpcyjna

Dla przykładu podano również stężenia jonów w trzech źródłach wody stosowanej do wyrobu piwa

Tabela
Stężenia jonów w wodzie używanej do produkcji piwa

Jon:	Stężenie jonów w wodzie używanej do produkcji piwa (mg/l)
	Jasne Ale (Burton)	Jasny Lager (Pilzno)	Cemny Lager (Monachium)
Ca^2+	286	7	76
Mg^2+	62	2	18
HCO3^G	280	14	152
SO4^2G	638	5	10
NO3	31	0	0
Cl	36	5	2

Chmiel (Humulus lupus L.) jest rozdzielnopłciową pnąca byliną należącą do rodziny Cannabis rząd Urticales. Do tego samego rzędu należą konopie indyjskie i pokrzywy. 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.

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.

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.

Parametrami fizycznym, przy pomocy których sterujemy procesem zacierania (enzymami) są temperatura i kwasowość. 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 podano w tabeli.

Tabela
Parametry działania enzymów słodu

Enzym	Optymalny zakres działania		Temperatura inaktywacji (°C)	Uwagi
	pH	temperatura (°C)
"-amylaza	5.6 ÷ 5.8	72 ÷ 75	> 80	enzym upłynniający
-amylaza	5.4 ÷ 5.5	60 ÷ 65	> 70	enzym scukrzający
endopeptydazy	4.0 ÷ 4.6	50 ÷ 65		enzym rozkładający białka
egzopeptydazy	7.0 ÷ 8.0	40
hemicelulazy	5.4 ÷ 5.8	37 ÷ 45		enzym rozkładający ściany komórkowe
endo-$-glukanaza		45 ÷ 50	> 80	enzym rozkładajacy ß-glukan

Wraz ze wzrostem temperatury, podczas zacierania, kolejno zachodzą następujące zjawiska:

Zakres temperatury (°C)	Enzym	Działanie
37 - 45	hemicelulazy	rozkład składników ścian komórkowych
45 - 50	endo-$-glukanza, endopeptydazy	rozkład $-glukanów, i białek - przerwa $-glukonowo-białkowa
52 - 55	endopeptydazy	rozkład białek do peptonów i aminokwasów przerwa białkowa
62 - 65	$-amylaza	Rozkład skrobi do maltotriozy, maltozy i glukozy przerwa maltozowa
70 - 76	"-amylaza	rozkład skrobi do dekstryn (dekstryny graniczne) przerwa scukrzająca

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.

Uwzględniając przedstawione powyżej zjawiska można stosować różne metody zacierania. Do najbardziej znanych należą zacieranie infuzyjne i dekokcyjne. 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 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.

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.

Proces 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 przewo

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;

dzie, przez który przepływa schłodzona brzeczka).

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.

---