Piwo

Produkcja piwa

Proces produkcji piwa – tak samo, jak w przypadku wina – zależy przede wszystkim od rodzaju tego trunku, czyli efektu końcowego, jaki jest zamierzony. Duży wpływ na to mają także zastosowane produkty wyjściowe.

1. Produkty do wyrobu piwa

Produkty wyjściowe do produkcji piwa:

  • słód – powstaje on w słodowniach (specjalnych przedsiębiorstwach specjalizujących się w jego produkcji). Podstawowym rodzajem słodu jest słód jęczmienny produkowany z jęczmienia dwurzędowego jarego, o określonej strukturze ziarna. Ogólnie wyróżnić można następujące etapy jego produkcji:
    sortowanie i czyszczenie ziarna – ziarno musi dojrzewać przez kolejne 6-8 tygodni, zanim zostanie poddane dalszej obróbce,
    moczenie ziarna do określonego poziomu wilgotności (zazwyczaj do 45%) – ziarna pęcznieją,
    kiełkowanie ziarna – następuje rozwój zarodków ziaren (kiełka liścieniowego oraz korzonkowego), proces ten trwa przeważnie około tygodnia, w temperaturze 15°C,
    suszenie – przeprowadza się go w celu przerwania kiełkowania przy jednoczesnym utrwaleniu powstałych kompleksów enzymów i wytworzonych cech aromatycznych,
    oddzielenie korzonków.
    Ogólnie mówiąc produkcja słodu ma na celu podkiełkowanie ziarna jęczmienia do określonego stadium (w celu uaktywnienia enzymów ziarna koniecznych do rozkładu skrobi i białek przy produkcji zacieru i brzeczki) i wysuszenie go, aby nie zepsuło się podczas przechowywania (słód wymaga dojrzewania przez 4-6 tygodni). Każdy rodzaj piwa wymaga słodu o innych parametrach, a wyróżnić można słody jasne (pilzneńskie), ciemne (monachijskie), pośrednie (wiedeńskie) oraz przeznaczone do barwienia (słód barwiący, słód karmelowy) i/lub nadania określonego smaku i zapachu (słód zakwaszający, słód palony, słód wędzony, słód karmelowy, słód orzechowy, itp.).  Słody mogą być także produkowane z innych zbóż, jak pszenica, orkisz, żyto, ryż.
  • woda – o określonych parametrach fizyko-chemicznych, stosowana głównie przy produkcji zacieru,
  • chmiel – w zasadzie uznawany jest za przyprawę nadającą piwu charakterystyczną gorycz (wynikającą z żywic chmielowych) oraz aromaty (wynikające z olejków eterycznych). Dodatkowo chmiel ma właściwości antyseptyczne i dzięki temu jest naturalnym środkiem konserwującym, poprawia także stabilność piany. Do produkcji piwa używa się jedynie kwiatostanów żeńskich, nierozwiniętych w pełni. Obecnie stosowane są preparaty chmielowe: proszki i granulaty oraz ekstrakty chmielowe, rzadko suszone szyszki.
  • drożdże – wykorzystuje się je podczas fermentacji brzeczki nastawnej, a stosowane są do tego celu drożdże z rodzaju Saccharomyces cerevisiae. W niektórych krajach do fermentacji wykorzystuje się również bakterie mlekowe. Sam proces fermentacji ma na celu wytworzenie alkoholu etylowego oraz substancji aromatycznych charakterystycznych dla danego gatunku piwa. Wyróżnia się:
    drożdże fermentacji górnej – odmiana var. cerevisiae, proces fermentacji głównej przebiega w temperaturze 15-25°C przez około 3 dni, natomiast dofermentowanie (leżakowanie) trwa 2-3 tygodnie w temperaturze 8-20°C i odbywa się głównie w butelkach. Drożdże podczas głównej fermentacji tworzą kożuch na powierzchni płynu. W ten sposób powstaje więcej substancji ubocznych nadających piwu smak (estry, wyższe alkohole),
    drożdże fermentacji dolnej – odmiana  carslbergensis var. uvarum, proces fermentacji głównej przebiega w temperaturze 5-13°C przez około 7 dni, natomiast dofermentowanie (leżakowanie) trwa 4-6 tygodni w temperaturze 0°C, pod ciśnieniem w zbiornikach metalowych (zazwyczaj tych, w których odbywała się fermentacja). Drożdże podczas głównej fermentacji opadają na dno zbiornika. W ten sposób powstaje piwo jasne, dobrze nasycone dwutlenkiem węgla,
    dzikie szczepy drożdży – stosowane do fermentacji spontanicznej. Posiew drożdży jest z powietrza – nie zostały one wcześniej dobrane przez browarnika. Dzięki temu smak piwa za każdym razem będzie inny (z różnych partii produkcyjnych).
  • substancje dodatkowe niesłodowane – dodawane są podczas produkcji brzeczki. Są to zamienniki słodu browarnego, które mają za zadanie poprawić pienistość piwa, jego kolor, klarowność i są stosowane przede wszystkim ze względów ekonomicznych. W Polsce ich ilość nie może przekraczać 45% słodu. Do substancji tych zaliczamy: cukier, syrop skrobiowy, mąka lub grys jęczmienny, płatki ryżowe, grys pszeniczny, grys kukurydziany czy płatki owsiane.

2. Produkcja piwa

Proces produkcji piwa

Proces produkcji piwa zasadniczo przebiega wg schematu:

1. Produkcja brzeczki przedniej – proces prowadzący do enzymatycznej hydrolizy skrobi i białek zawartych w ziarnach zbóż. Wyróżnić możemy:

  • mielenie / rozdrabnianie słodu (śrutowanie) – polega na jak największym rozdrobnieniu bielma (tkanki miękiszowej ziaren) i jednoczesnym minimalnym rozdrobnieniu łuski (która w późniejszym procesie filtracji jest kluczowym elementem), a ma na celu ułatwienie łączenia składników słodu z wodą oraz pobudzenia enzymów;
  • zacieranie słodu(przeprowadzenie go w tzw. brzeczkę) – wszystkie cenne składniki słodu rozpuszczają się w wodzie i następuje proces enzymatycznego rozkładu skrobi do przyswajalnej przez drożdże maltozy (jednocukru). Przemianie uczestniczą także białka i inne substancje zawarte w słodzie oraz substancjach niesłodowych. Cały proces musi przebiegać w odpowiedniej temperaturze oraz przy właściwym pH (kwasowości). Istotny jest także czas tworzenia zacieru (przebywania słodu w wysokiej temperaturze) – ma to wpływ na końcowy efekt;
  • filtracja brzeczki – klarowanie zacieru (brzeczki) od osadzonych na dnie zbiornika zanieczyszczeń (młóta). Warstwą filtrującą są łuski, które zatrzymują osady, a przepuszczają czystą brzeczkę tzw. przednią.

2. Produkcja brzeczki gorącej – warzenie brzeczki. Proces ten polega na gotowaniu otrzymanej brzeczki z chmielem. Dzięki temu zabiegowi do brzeczki przedostają się aromaty chmielowe oraz charakterystyczna goryczka (następuje ekstrakcja związków z chmielu). Cały proces ma również na celu sterylizację brzeczki, nadanie jej odpowiedniego smaku, zapachu i koloru, wytrącenie osadów, zagęszczenie i zakwaszenie brzeczki oraz dezaktywację dalszej działalności enzymów. Czynność warzenia brzeczki przeprowadza się przez 1-2 godzin (czas gotowania bezpośrednio wpływa na zawartość goryczy oraz aromatów chmielowych w produkcie końcowym), a jej produktem jest brzeczka gorąca. W przypadku produkcji piwa jasnego dodaje się więcej chmielu niż w przypadku produkcji piwa ciemnego.

3. Oddzielenie osadów gorących – tzw. chmielin. Są to przede wszystkim osady garbnikowe i białkowe. Oddzielenie tych osadów polega na wykorzystaniu działania siły odśrodkowej (np. w specjalnych wirówkach) lub wykorzystaniu działania siły grawitacyjnej (np. w dekantorach).

4. Chłodzenie brzeczki gorącej do temperatury, w której nastąpi proces fermentacji. Produktem tych działań jest brzeczka nastawna oraz wytrącone osady zimne.

5. Napowietrzanie brzeczki – tlen jest niezbędny do rozmnażania drożdży.

6. Produkcja piwa:

  • oddzielenie osadów zimnych, powstałych dopiero po schłodzeniu brzeczki. Najczęściej osady te są usuwane poprzez flotację (przepuszczane powietrze od dołu unosi cząstki osadu na powierzchnię płynu);
  • dodanie drożdży – są to wyselekcjonowane szczepy drożdży, które zazwyczaj wykorzystywane są (po wcześniejszej obróbce) wielokrotnie;
  • fermentacja burzliwa (główna) brzeczki – cały proces prowadzony jest pod ciśnieniem, przy intensywnym mieszaniu i odbywa się głównie w metalowych zbiornikach cylindryczno-stożkowych (tzw. tankofermentorach), rzadziej w otwartych kadziach. W pierwszych godzinach fermentacji drożdże intensywnie rozmnażają się do momentu zużycia całego tlenu, po czym przystępują do przetwarzania cukrów zawartych w brzeczce (maltozy) na alkohol etylowy i dwutlenek węgla. Powstają także produkty uboczne (kwasy, estry, wyższe alkohole itp.), które nadają piwu określony smak i zapach. W zależności od zastosowanego rodzaju drożdży wyróżniamy:
    fermentację górną – z zastosowaniem drożdży var. cerevisiae, proces przebiega w temperaturze 15-25°C przez około 3 dni. Drożdże tworzą kożuch na powierzchni płynu. W ten sposób powstaje więcej substancji ubocznych nadających piwu smak (estry, wyższe alkohole),
    fermentację dolną – z zastosowaniem drożdży carslbergensis var. uvarum, proces przebiega w temperaturze 5-13°C przez około 7 dni. Drożdże opadają na dno zbiornika. W ten sposób powstaje piwo jasne, dobrze nasycone dwutlenkiem węgla,
    fermentację spontaniczną – z zastosowaniem dzikich szczepów drożdży posiewanych samoistnie z powietrza. Dzięki temu każda partia produkcyjna wyróżnia się innym smakiem piwa.
    Produktem fermentacji burzliwej jest piwo młode – zielone;
  • usunięcie nadmiaru drożdży odpadowych;
  • fermentacja wtórna piwa młodego – leżakowanie. W zależności od rodzaju produktu końcowego dobierana jest temperatura całego procesu oraz czas dojrzewania. Przeważnie dla fermentacji górnej jest to 8-15°C, a dla dolnej -1-+1°C. Produktem końcowym fermentacji wtórnej jest niestabilne piwo.

7. Filtracja i pasteryzacja piwa – stosowane w celu nadania piwu trwałości i klarowności. Przez zastosowanie odpowiednich technik usuwane są zawiesiny, pozostałości drożdży fermentacyjnych i innych szkodliwych substancji.

8. Karbonizacja piwa – bardzo często piwo jest sztucznie nasycane dwutlenkiem węgla.

9. Rozlewanie piwa – do beczek, butelek, puszek.

3. Parametry piwa

Parametry piwa

Mówiąc o piwie należałoby wyjaśnić kilka pojęć, którymi jest ono definiowane. Do wartości tych należą:

  • Ekstrakt brzeczki nastawnej – jest to wodny wyciąg ze słodu i chmielu, który poddawany jest fermentacji. Wartość ta określa  nic innego jak poziom cukru w brzeczce nastawnej i najczęściej podawana jest w skali Ballinga (°Blg – stężenie ekstraktu w brzeczce), procentach wagowych (% e.w. – ilość gramów cukru w 100 g roztworu) oraz jako ciężar właściwy brzeczki (OG – original gravity – ciężar brzeczki przed fermentacją). Przeliczanie tych jednostek między sobą odzwierciedla poniższe równanie:
°Blg=259-(259/OG)=% e.w.
  • Ekstrakt brzeczki po przefermentowaniu - wartość ta określa  nic innego jak poziom cukru w piwie (po przefermentowaniu brzeczki nastawnej) i najczęściej podawana jest w skali Ballinga (°Blg – stężenie ekstraktu w brzeczce), procentach wagowych (% e.w.  – ilość gramów cukru w 100 g roztworu) oraz jako ciężar właściwy brzeczki (FG – final gravity – ciężar brzeczki po fermentacji). Przeliczanie tych jednostek między sobą odzwierciedla poniższe równanie:
°Blg=259-(259/FG) =% e.w.
  • Gorycz piwa – określana jednostką IBU (International Bittering Unit – Międzynarodowa Jednostka Goryczy), która oznacza stopień nachmielenia piwa, a właściwie odpowiada ilości alfa-kwasów zawartych w chmielu użytym do jego produkcji.
  • Barwa piwa i słodu – zdolność pochłaniania światła przez próbkę piwa mierzona jest spektrofotometrem przy długości fali 430 nm. Wartość ta podawana jest w jednostkach SRM (Standard Reference Measurement – jednostka używana przede wszystkim w Stanach Zjednoczonych) lub EBC (European Brewing Convention – jednostka ustanowiona przez Europejską Konwencję Piwowarską). Przeliczanie tych jednostek między sobą odzwierciedla poniższe równanie:
EBC=1,97 * SRM

4. Ciekawostki dotyczące piwa

  • Optymalna temperatura podawania piwa jasnego wynosi 6-8ºC.
  • Optymalna temperatura podawania piwa ciemnego lub typu Porter wynosi 10-12ºC.
  • Piana na piwie nie jest tylko jego symbolem, ale przede wszystkim chroni ten napój przed zbyt szybkim utlenieniem. Właściwa ilość piany przykrywającej napój wynosi "na dwa palce". Efekt ten można uzyskać poprzez nalewanie dwóch trzecich piwa ostrożnie, po ściance, a jednej trzeciej bezpośrednio, od góry.
  • Napój piwny jest bogaty w minerały, a także witaminy: wapń, żelazo, magnez, potas, fosfor, sód, cynk, selen, krzem, witaminy z grupy B (B1, B2, B3, B6, B12, kwas foliowy) oraz cenne przeciwutleniacze (zwłaszcza piwo ciemne).
  • Wartość kaloryczna pół litra piwa wynosi około 220-250 kcal.
  • Umiarkowane spożywanie piwa zaostrza apetyt, a także pobudza wydzielanie soków żołądkowych.
  • Piwo jest źródłem tetracykliny, antybiotyku wytwarzanego przez niektóre szczepy Streptomyces, który używany jest m.in. do leczenia trądziku.