Podstawy technologii produkcji piwa

Mikroorganizmy odgrywają pierwszoplanową rolę w produkcji piwa. W Polsce do produkcji piwa stosuje się wyłącznie drożdże, jednak w wielu krajach (m in. Niemcy, Belgia), w produkcji piwa wykorzystane są również bakterie (głownie bakterie mlekowe). O ile celem stosowania drożdży jest wytwarzanie alkoholu, substancji aromatycznych w piwie , oraz obniżenie pH brzeczki; to dodatek bakterii powoduje obniżenie kwasowości brzeczki, a pośrednio wpływa na smak i zapach piwa.

W oparciu o różnice morfologiczne, fizjologiczne i technologiczne drożdże piwowarskie zostały podzielone na dwie grupy:

Wszystkie drożdże piwowarskie należą do gatunku Saccharomyces cerevisiae przy czym do drożdży fermentacji dolnej zaliczamy Saccharomyces cerevisiae spp. uvarum var. carslbergensis, a do drożdży fermentacji górnej oraz Saccharomyces cerevisiae var. cerevisiae. Drożdże fermentacji dolnej są genetycznie dość jednolite, natomiast fermentacji górnej są bardziej zróżnicowane. Istotne różnice między drożdżami fermentacji dolnej i górnej, w odniesieniu do produkcji piwa, dotyczą tylko cech technologicznych.

	Drożdże fermentacji dolnej	Drożdże fermentacji górnej
MORFOLOGIA
Wielkoć komórki	7-9µm	7-9µm
Zdolno¶ć do tworzenia skupień	nie tylko komórki pączkujące	tak występuj± zgrupowania komórek
FIZJOLOGIA
Fermentacja rafinozy	100%	33.33%
Sporulacja	72 h	48 h
Tlenowa przemiana materii		40-75% lub większa
Cytochromy spektrum	2 pasma elektroforetyczne	4 pasma elektroforetyczne
Optymalna temp. wzrostu	28°C	25°C
Temperatura zahamowania wzrostu	0°C	10°C
Optymalne warunki działania katalazy	24°C pH 6.2-6.4	15°C pH 6.5-6.8
CECHY TECHNOLOGICZNE
Fermentacja główna	5-10°C drożdże kłaczkujące, osady drożdżowe, drożdże pyliste 7 dni	15-25°C drożdże pyliste, wznoszą się do góry, zawiesiny chmielowe i drożdżowe 3 dni nieograniczona liczba szarży brak przemywania drożdży
Dofermentowanie	w zbiornikach 0°C 4-6 tygodni	głównie w butelkach 8-20°C 2-3 tygodnie

W czasie fermentacji drożdże zużywają węglowodany w określonej kolejności, najpierw monosacharydy (glukoza, fruktoza, mannoza, galaktoza), potem dwusacharydy (maltoza i sacharoza), a na końcu trójsacharydy (rafinoza, maltotrioza). Wynika to między innymi z wielkości nakładów energetycznych ponoszonych na ich transport do wnętrza komórki drożdży i asymilację. Głównym cukrem zużywanym przez drożdże jest maltoza.

Optócz wglowodanów do prawidłowego rozwoju drożdże potrzebują związków azotowych głównie do budowy białka komórkowego. Preferują sole amonowe lecz te, w brzeczce, są obecne w niewielkich ilościach. Dlatego też głównym źródłem związków azotowych są aminokwasy i peptydy niskocząsteczkowe. Około 40 ÷ 45% związków azotowych pobieranych przez drożdże fermentacji dolnej to aminokwasy. Zawartość aminokwasów w brzeczce zależy zarówno od przebiegu procesu zacierania, jak i aktywności proteolitycznej słodu. Uważa się, że brzeczka o zawartości ekstraktu 12°Blg powinna zawierać 1700 ÷1900 mg/dm³ aminokwasów co odpowiada zawartości wolnego azotu "-aminowego 220 ÷ 240 mg/dm³.

Aminokwasy obecne w brzeczce są z niej pobierane w grupach przy czym pobór ich następuje w różnym czasie. Jest to związane z fizjologią komórek drożdży.

Grupa	Okres pobierania	Aminokwasy
A	Absorbowane natychmiast i zużywane podczas pierwszych 20 h fermentacji	kwas glutaminowy, glutamina, kwas asparaginowy, asparagina, seryna, treonina, lizyna, arginina
B	Absorbowane stopniowo podczas całej fermentacji	histydyna, walina, metionina, leucyna, izoleucyna
C	Absorbowane po dłuższym czasie	glicyna, fenyloalanina, tyrozyna, tryptofan, alanina, NH₄⁺
D	Nieistotna absorpcja netto	prolina

Przemiany aminokwasów związane są z wytwarzaniem wyższych alkoholi aromatycznych i alifatycznych, szczególne znaczenie ma przemiana waliny, która jest „surowcem” przy wytwarzaniu diacetylu.

Innymi ważnymi związkami azotowymi niezbędnymi do wzrostu drożdży są zasady azotowe -: puryny i pirymidyny, niezbędne do syntezy kwasów nukleinowych. W brzeczce 12°Blg ich zawartość powinna wynosić 3.50 mg/dm³.

Komórki drożdżowe potrzebują również odpowiednich związków mineralnych i jonów niezbędnych do funkcjonowania enzymów. Do najważniejszych należą: potas, sód, wapń, magnez, miedź, żelazo, mangan, cynk, siarczany, fosforany oraz azotany.