prof. dr hab. Andrzej Babuchowski, dr inż. Jan Tomasik

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:

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);

Strony WWW projektu Eurequa zostały przygotowane przez Annę Bieńkowską i Roberta d'Aystetten