Piwo już bliskie ideału

Dzięki dr. hab. Piotrowi Zapotocznemu, prof. UWM z Katedry Inżynierii Systemów na Wydziale Nauk Technicznych polskie piwo ma szansę osiągnąć wreszcie odwieczny ideał piwowarów: mieć stałą, wysoką i powtarzalną jakość.

Piwo to przede wszystkim jęczmień, jednak początek tej historii to pszenica. W 2009 r. dr hab. Piotr Zapotoczny (w środku)  i prof. Ireneusz Białobrzewski (z prawej) z Katedry Inżynierii Systemów na Wydziale Nauk Technicznych zakończyli z sukcesem grant dotyczący oceny jakości ziarna pszenicy z wykorzystaniem komputerowej analizy obrazu. Wtedy to po 3 latach badań przedstawili program komputerowy wykorzystujący analizę obrazu do klasyfikacji ziaren pszenicy. Dlaczego akurat pszenicy? Bo to w Polsce najpopularniejsze zboże.

W trakcie żmudnych badań wyznaczyli aż 1800 zmiennych opisujących teksturę ziarna (czyli jego obraz jako zbiór plam o różnej jasności na ekranie komputerowym) oraz 70 zmiennych opisujących jego kształt. Z benedyktyńską cierpliwością sprawdzali potem, które z tych cech występują w największej liczbie ziaren. W ten sposób z 1800 zmiennych wyjściowych doszli do 30, które opisują każde ziarno najdokładniej niezależnie od warunków, w których rosło. Następnie sporządzili program komputerowy, który w oparciu o owe 30 cech bada ziarna.

- Przy pomocy naszej metody jesteśmy w stanie w 100 proc. określić odmianę pszenicy, w 95 proc. wybrane właściwości fizyczne i w 80 proc. podstawowy skład chemiczny - tłumaczy prof. Zapotoczny.

To pierwsza taka metoda w Polsce. Jeśli kupujący i sprzedający zgadzają się na nią - to czas analizy ziarna trwa 1 minutę, a nie - tydzień (w laboratorium) i nic nie kosztuje. Do oceny ziarna można bowiem używać typowych skanerów, których w biurach jest już dużo i które kosztują ok. 1 tys. zł. Metoda pozwala także na błyskawiczne przesyłanie oceny przez Internet w dowolne miejsce na świecie. Taki program znacznie ułatwia obrót zbożem.

Po 4 latach prof. Piotr Zapotoczny komputerową analizę obrazu postanowił zastosować do przemysłowej automatycznej klasyfikacji ziarna jęczmienia. Dlaczego jęczmienia?

- Pomysł, żeby zająć się właśnie nim przyszedł mi do głowy pewnego razu, gdy nad szklanką piwa omawiałem z prof. Ireneuszem Białobrzewskim i prof. Markiem Markowskim (z lewej), kierownikiem naszej katedry program do analizy ziaren pszenicy. Przemysł browarniczy potrzebuje wielkich ilości jęczmienia. Wtedy tego jeszcze nie wiedziałem, ale teraz już wiem, że do produkcji piwa potrzeba przede wszystkim jednolitego ziarna jęczmienia. Żaden browar nie może sobie pozwolić na to, aby ten sam gatunek piwa miał różny smak. Jeśli tak się zdarzy to ludzie to natychmiast czują. Podstawowym surowcem do produkcji piwa jest słód, czyli skiełkowane ziarno jęczmienia. Cała partia przeznaczona do warzenia piwa musi skiełkować w tym samym czasie. Inaczej proces warzenia piwa się przedłuża, rosną koszty, a piwo traci na smaku – wyjaśnia prof. Zapotoczny.

Teraz klasyfikacją ziarna jęczmiennego zajmują się doświadczeni klasyfikatorzy w elewatorach. Oni określają jego klasę. Człowiek, nawet najbardziej doświadczony jest jednak omylny. Zdarzało się więc, że technolog w browarze kwestionował klasę ziarna i odmawiał jego użycia w produkcji w obawie przed zepsuciem słodu. Takie zdarzenia wywoływały wielkie zamieszanie i koszty.

- Dlatego postanowiłem program komputerowej analizy ziaren pszenicy dostosować także do klasyfikacji ziaren jęczmienia – wyjaśnia prof. Zapotoczny.

Prof. Zapotoczny przygotował więc projekt, który złożył w Narodowym Centrum Badań i Rozwoju i na który dostał grant w wysokości 1,92 mln zł. W rankingu NCBR znalazł się on na 3. miejscu na ponad 150 projektów z tej sekcji – dodaje.

Będzie go realizować od 2015 r. przez 3 lata z kolegami z katedry i we współpracy z naukowcami z politechnik Łódzkiej i Wrocławskiej oraz ze słodownią „Soufflet Polska” z Poznania. Dostarcza ona słód do Kompani Piwowarskiej produkującej m.in. piwo Lech, Tyskie i Żubr. „Soufflet” to największy w Polsce dostawca słodu jęczmiennego. Ma kilka elewatorów w Polsce i skupuje ziarno tylko przez 2 miesiące. Rocznie przerabia 100 tys. ton. Jakakolwiek pomyłka kosztuje tam słono.

Prof. Zapotoczny podobnie jak to miało miejsce w badaniach pszenicy będzie analizować barwę powierzchni ziarna, jego teksturę i geometrię. Ustali najbardziej typowe i powtarzalne cechy. Naukowcy z Politechniki Łódzkiej wykonają na podstawie wyników jego badań oprogramowanie, a ci z Politechniki Wrocławskiej - urządzenia do analizy. Ostatnim akordem należącym do prof. Zapotocznego będzie zbadanie jak to wszystko sprawdza się w praktyce.

- Spodziewamy się, że efektem grantu będzie program i urządzenia dające się zastosować w gospodarce - uzupełnia.

Wszyscy naukowcy są dobrej myśli, bo chociaż czeka ich benedyktyńska praca, to skoro dała pożądany wynik w przypadku ziaren pszenicy, dlaczego miałaby nie sprawdzić się w przypadku jęczmienia.

Wysoka i powtarzalna jakość produktów to przedmiot starań wszystkich producentów żywności. Przemysłowa, automatyczna metoda oceny i klasyfikacji ziaren jęczmienia przybliży browarników do tego ideału. A co z tego będą mieć konsumenci piwa? Niepowtarzalne wrażenia smakowe?

Lech Kryszałowicz

w kategorii