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

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

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

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.

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