PROCES PRODUKCJI PIWA. Jakość

Transkrypt

1 81 PROCES PRODUKCJI PIWA Autor: Adam Dąbek Kierownik Warzelni Browaru Leżajsk S.A., Grupa Żywiec S.A. Piwo jest to napój otrzymywany w wyniku fermentacji brzeczki piwnej, roztworu przygotowanego z wody i surowców skrobiowych (słód jęczmienny) oraz chmielu pod wpływem drożdży piwowarskich. Jakość Produkując piwo browar staje przed bardzo trudnym zadaniem dostosowania produktu do oczekiwań klienta. Różnorodność technologii, stosowanych surowców oraz wielu innych czynników powodują bardzo dużą ilość rodzajów piwa dostępnego konsumentowi. Podstawowym oczekiwaniem konsumenta jest przekonanie, że to co kupuje jest bezpieczne i dobrej jakości. Piwo należy produkować w ten sposób by w pełni spełniało oczekiwania konsumenta, należy dokonać wszelkich starań by osiągnąć zadowolenie klienta, a jednocześnie mieć pewność, że będzie ono bezpieczne, smaczne i trwałe. Systemy zapewnienia jakości ISO i HACCP mają na celu dostarczenie klientowi oczekiwanego produktu. Aby osiągnąć zamierzony cel potrzebna jest współpraca załogi, na wszystkich szczeblach. Pracownicy mają pierwszy kontakt z surowcem, procesem, produktem, wpływając bezpośrednio na końcową jakość wyrobu. Pracownicy są kluczowym elementem na każdym z etapów wprowadzania jakości. Podstawowe surowce stosowane do produkcji piwa: Słód jęczmienny Woda Chmiel Drożdże Słód Słód jest to produkt przerobu jęczmienia browarnego w procesie słodowania. Dlaczego jęczmień jest używany w browarnictwie? posiada wysoką zawartość skrobi - ok. 67 % s.s. korzystną zawartość białka, najlepiej % łuska jęczmienia spełnia funkcję ochronną w procesie słodowania, a w dalszym procesie na warzelni stanowi naturalny materiał filtracyjny posiada korzystny wpływ na własności smakowe piwa.

2 82 Do produkcji słodu nadaje się jęczmień jary, bez zanieczyszczeń i o wysokiej sile witalnej, tzn. wysokiej zdolności kiełkowania. Cel słodowania: uaktywnienie, produkcja i wykorzystanie działania enzymów z jęczmienia Woda W browarnictwie wodę zużywamy: - do słodowania jęczmienia - do celów technicznych (kotłownia, chłodzenie) - do mycia urządzeń i opakowań - do zacierania słodu i wyprodukowania brzeczki słodowej Wymagania jakościowe dla wody jako surowca i wszędzie tam, gdzie następuje jej kontakt z piwem, jęczmieniem są określane Zarządzeniem Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej dla wody zdatnej do picia. Ponadto wodę poddaje się korekcie składu chemicznego w zależności od ph oraz zawartości różnych soli wapnia, magnezu, żelaza, manganu. Każda woda pitna, zarówno bardzo miękka jak i bardzo twarda nadaje się do produkcji piwa. Jest tylko pytanie, jakim kosztem następuje jej uzdatnianie. Zużycie wody do produkcji piwa, w zależności od stanu technicznego browaru waha się od 3,5 do 12 hl na 1 hl wyrobu gotowego. Chmiel Uważany często za główny składnik piwa. Szyszki chmielowe zawierają żywice, którym piwo zawdzięcza charakterystyczny gorzki smak, oraz olejki eteryczne. W tych ostatnich dzięki chromatografii gazowej zidentyfikowano ponad 200 różnych składników aromatycznych. Nic dziwnego, że w chmielowym napoju spotykamy takie bogactwo smaku i zapachu. Rozróżnia się odmiany chmielu: aromatyczne i goryczkowe. Odmiany te różnią się zawartością olejków chmielowych oraz substancji goryczkowych określanych jako: -kwasy i -kwasy. Szyszki chmielowe zbierane z plantacji są jak najszybciej przetwarzane, aby zapobiec starzeniu się chmielu. Drożdże Drożdże - są to drobnoustroje jednokomórkowe, należące do grupy grzybów. Celem stosowania drożdży jest przeprowadzenie fermentacji alkoholowej, podczas której następuje zamiana cukrów (maltoza, glukoza, fruktoza) na alkohol etylowy i dwutlenek węgla. C 6 H 12 O C 2 H 5 OH + 2CO 2 + energia cieplna

3 83 Rozróżnia się drożdże fermentacji dolnej i górnej fermentacji. Drożdże górnej fermentacji charakteryzują się tym, że fermentują w wyższych temperaturach (15-25 C) i podczas fermentacji zbierają się na powierzchni piwa tworząc kożuch. Drożdże dolnej fermentacji fermentują w niższych temperaturach (6-12 C), a po zakończonej fermentacji osiadają na dno naczynia, co określa się kłaczkowaniem drożdży. Produkcja brzeczki Podstawowe etapy w produkcji brzeczki to: 1. Śrutowanie słodu 2. Zacieranie 3. Filtracja zacieru 4. Gotowanie brzeczki 5. Oddzielenie osadów w kadzi osadowej Whirpool 6. Chłodzenie brzeczki Śrutowanie słodu W czasie procesu zacierania enzymy rozkładają związki nierozpuszczalne w związki rozpuszczalne, aby enzymy mogły oddziaływać na substancje zawarte w słodzie słód należy rozdrobnić. Śrutowanie jest procesem mechanicznego rozdrobnienia, w którym należy chronić łuskę słodu przed rozdrobnieniem, ponieważ jest ona potrzebna jako materiał filtracyjny w trakcie filtracji zacieru. Zacieranie Zacieranie jest najważniejszym procesem przy wytwarzaniu brzeczki. W trakcie zacierania śruta zostaje wymieszana z wodą i substancje zawarte w słodzie przechodzą do roztworu jako składniki ekstraktu. Większość substancji zawartych w słodzie jest nierozpuszczalna a do piwa mogą przechodzić tylko substancje rozpuszczalne, dlatego konieczne jest przeprowadzenie nierozpuszczalnych substancji śruty w rozpuszczalne, czyli wytworzenie dużej ilości ekstraktu. Substancje rozpuszczalne to: cukry, substancje mineralne i określone substancje białkowe. Substancje nierozpuszczalne to skrobia, celuloza. Celem zacierania jest zupełny rozkład skrobi do cukrów i dekstryn. Główna ilość ekstraktu powstaje podczas działania enzymów w ich optymalnych warunkach. W trakcie zacierania temperaturę zacieru podnosi się do optymalnych temperatur dla działania enzymów. Stosowane są następujące przerwy dla działania enzymów:

4 Temperatura [ o C] Przerwa białkowa i β-glukanowa o C Rozkład skrobi musi być poprzedzony rozkładem β-glukanów otaczających cząsteczki skrobi. β-glukan substancja, która przy źle prowadzonym procesie zacierania może zmienić swoje właściwości i przejść w formę żelu znacznie utrudniając proces filtracji zacieru, podwyższając lepkość brzeczki. W wyniku enzymatycznego rozkładu substancji białkowych tworzą się niskocząsteczkowe substancje białkowe szczególnie peptydy i aminokwasy, które stanowią niezbędne pożywienie dla drożdży. Zbyt długa przerwa białkowa daje jednak złą pianę (na pienistość korzystnie wpływają wysokocząsteczkowe substancje białkowe). 2. Przerwa maltozowa. Przerwa w temperaturze od 62 do 65 C jest optymalna dla działania β-amylazy, która od nieredukującego końca łańcucha skrobi odszczepia cząsteczki maltozy. Przez dłuższe zacieranie w tej temperaturze uzyskujemy piwa z wyższym ostatecznym stopniem odfermentowania. 3. Przerwa docukrzania Przerwa w temperaturze od 72 C do 75 C stwarza optymalne warunki dla działania α- amylazy. Długie łańcuchy skrobi α-amylaza rozkłada do mniejszych dekstryn. 4. Zakończenie zacierania w temperaturze 78 C W zależności od sposobu prowadzenia zacierania rozróżniamy dwie grupy procesów zacierania: 1. Procesy infuzyjne 2. Procesy dekokcyjne zasyp grysu + 40 śrutowanie 35 zacieru I część śrutowanie II część Czas [min] Rys. 1. Wykres zacierania dekokcyjno-infuzyjnego

5 85 Filtracja zacieru Głównym celem prowadzenia filtracji zacieru jest oddzielenie części stałych [łuski, zarodków, i innych] zwanych wysłodzinami lub młótem, które w procesie zacierania nie rozpuszczają się, od roztworu zawierającego rozpuszczalne składniki czyli brzeczki. Gotowanie brzeczki Celem gotowania brzeczki jest: - Rozpuszczenie i przemiana substancji chmielu - Wytwarzanie i wytrącenie związków białkowo-garbnikowych - Odparowanie wody - Sterylizacja brzeczki - Zakwaszenie brzeczki - Zniszczenie enzymów - Wzrost zabarwienia brzeczki - Wytworzenie substancji redukujących - Obniżenie zawartości DMS i innych lotnych substancji Wybicie brzeczki Przez wybicie brzeczki rozumie się wypompowanie wygotowanej brzeczki z kotła warzelnego do kadzi osadowej z zawirowaniem. Kadź osadowa Whirpool jest to urządzenie do oddzielania osadu gorącego z brzeczki. Zbiornik ten stanowi pierwszy element linii chłodzenia brzeczki. W chwili rozpoczęcia wybicia do kotła warzelnego dodawany jest ZnSO 4. Cynk wzmaga syntezę białka w komórce drożdży. Fermentacja brzeczki Aby brzeczka stała się piwem zawarte w niej cukry muszą zostać przetworzone przez enzymy drożdży w etanol i dwutlenek węgla. Istotne jest również zjawisko wytwarzania bardzo wielu produktów ubocznych fermentacji, które mają bardzo istotny wpływ na jakość produkowanego piwa Fazy fermentacji Faza I nastawienie fermentacji. Drożdże w pierwszym okresie fermentacji muszą się przyzwyczaić do nowych warunków. Środowisko brzeczki jest dla nich stresujące inna jest temperatura, ph, koncentracja cukrów jest wysoka. Ta faza trwa zazwyczaj kilka godzin. Faza II faza logarytmicznego wzrostu

6 86 Po zaadaptowaniu się do nowych warunków drożdże zaczynają czerpać z bardzo bogatego otoczenia wszystkie substancje potrzebne do życia. Warunki są dla nich idealne ponieważ w brzeczce znajdują się : - Aminokwasy do budowy struktur komórkowych - Fosforany do tworzenia w mitochondriach wysokoenergetycznego związku o nazwie ATP - Kwasy tłuszczowe do budowy błon komórkowych - Cukry do gromadzenia substancji zapasowych [glikogen] - Mikroelementy [Zn, Ca] do przebiegu procesów enzymatycznych Z chwilą gdy tlen rozpuszczony w brzeczce zostanie wyczerpany na oddychanie komórek, muszą one ograniczyć swoją gospodarkę energetyczną do beztlenowego procesu glikolizy, pozwalające uzyskać niezbędne im do życia skromne ilości energii przez fermentację - przemianę cukrów na alkohol i CO 2. III faza dofermentowanie W brzeczce nie ma już praktycznie cukrów łatwo dostępnych, co powoduje, że drożdże zaczynają wykorzystywać zgromadzone zapasy. Stężenie niekorzystnych metabolitów wpływa hamująco na procesy życiowe drożdży. Drożdże zaczynają zbierać się w konglomeraty [kłaczki], które powoli zaczynają powoli opadać. W tej fazie drożdże wydzielają do otoczenia enzymy i produkty przemiany materii. Słabsze komórki obumierają i na skutek autolizy błon komórkowych zawartość komórki wylewa się. W tej fazie należy drożdże odebrać IV faza leżakowanie W tej fazie mimo niskich temperatur procesy życiowe drożdży przebiegają nadal. Energię do ich prowadzenia komórki czerpią głównie z rozkładu i fermentacji substancji zapasowych zgromadzonych wcześniej. Następuje kłaczkowanie drożdży (drożdże łączą się w aglomeraty w postaci kłaczków i osiadają na dnie tanku). Stabilizuje się bukiet smakowo aromatyczny piwa. Wysycenie piwa CO 2. Filtracja piwa Celem procesu filtracji piwa jest otrzymanie trwałego produktu bez wyraźnych zmętnień, czy też opalizacji. Z piwa w procesie filtracji powinny być usunięte substancje, które w czasie przechowywania mogłyby spowodować powstanie zmętnień obniżających jakość piwa.

7 87 Technologia HGB Stosowana metoda HGB polega na wyprodukowaniu brzeczki o stężeniu wyższym niż piwo gotowe i następnie normalizacji przefermentowanego piwa do założonych parametrów technologicznych przy pomocy specjalnie przygotowanej wody. Technologia HGB wymaga specjalnego podejścia do procesu: - brzeczka ma wyższe stężenie proces fermentacji trwa nieco dłużej - brzeczka musi mieć odpowiedni skład zwłaszcza jeśli chodzi o substancje białkowe frakcji odpowiedzialnych za tworzenie piany - w czasie fermentacji tworzy się więcej ubocznych produktów fermentacji (głownie estrów i alkoholi wyższych). Piwo a zdrowie konsumenta Współcześnie troskę o jakość piwa powinni przejawiać producenci ze względu na naukowo dowiedzione pozytywne oddziaływanie tego napoju na zdrowie konsumenta. Piwo: - pobudza trawienie i łagodzi pragnienie, - ma zbliżoną wartość kaloryczną do wartości mleka - zawiera witaminy z grupy B (B1, B2, B6), - posiada korzystniejszą zawartość jonów wapnia, potasu i magnezu od wielu uznanych wód mineralnych, - działa moczopędnie, korzystnie w niektórych chorobach nerek - działa łagodząco i zapobiegawczo w chorobach krążenia i osteoporozie, a nawet wykazuje działanie antynowotworowe dzięki zawartości związków polifenolowych.