Produkcja piwa

Etapy produkcji

FermentacjaDojrzewanieFiltracja

Przemiany fermentacji i dojrzewania

Drożdże

Drożdżom należy zapewnić:

AminokwasyFosforanyKwasy tłuszczoweCukrySole mineralne i mikroelementyTlen, w fazie początkowej

Przemiana materii u drożdży

Przemiany kluczowe dla jakości piwa:

Odfermentowanie cukrów i przemiany węglowodanówPrzemiany ciał białkowychPrzemiany tłuszczówPrzemiany związków mineralnych

Odfermentowanie cukrów

Energia potrzebna jest do:Budowy nowych komórekPobierania i przyswajania substancji z otoczeniaRozkładu i wydalania Przemieszczania substancji wewnątrz komórki

Odfermentowanie cukrów

Cykl beztlenowej glikolizy

Odfermentowanie cukrów

1. Fosforylacja glukozy

2. Izomeryzacja do 6-fosforanu fruktozy

heksokinaza

Izomeraza fosforanu glukozy

ATP – adenozynotrifosforan

ATP i ADP

Zasada purynowa (adenina)

Ryboza

NAD+ (A) i NADH (B)

Odfermentowanie cukrów

3. Kolejna fosorylacja (1,5 – difosforan glukozy

4. Rozpad do 3-fosforanu gliceraldehydu i fosforanu dihydroksyacetonu

fosfofruktokinaza

aldolaza fruktozo-1,6-bisfosforanu

Odfermentowanie cukrów

5. Przekształcenie fosforanu dihydroksyacetonu w 3-fosforan gliceraldehydu

6. Przekształcenie aldehydu 3-fosfoglicerynowego w 1,3-bisfosfoglicerynian z użyciem fosforanu nieorganicznego i NAD+.

izomeraza triozofosforanowa

dehydrogenaza aldehydu 3-fosfoglicerynowego

Odfermentowanie cukrów

7. Przeniesienie grupy fosforanowej z 1,3-BPG do ADP i utworzenie ATP

8. Przekształcenie 3-fosfoglicerynianu w 2-fosfoglicerynian

kinaza fosfoglicerynianowa

fosfogliceromutaza

Odfermentowanie cukrów

9. Odwodnienie 2-fosfoglicerynianu i powstanie fosfoenolopirogronianu (PEP)

10. Przeniesienie grupy fosforanowej z PEP na ADP i powstanie ATP oraz pirogronianu

enolaza

kinaza pirogronianowa.

Odfermentowanie cukrów

11. Dekarboksylacja nieoksydacyjna kwasu pirogronowego

12. Przeniesienie atomów wodoru z NADH w obecności jonów Zn

Dekarboksylaza pirogronianowa

Dehydrogenaza alkoholowa.

+ CO2

NADH+H+ NAD+

CH3CH2OH

Energia przemianATP ADP: 30,5kJ/molSumaryczna reakcja przemiany glukozy

Drożdże wykorzystują 2 przemiany ADP w ATP, czyli 2x30,5=61kJ/molReszta: 230-61=169kJ/mol wydziela się jako ciepło!!! (4500-4700kJ/hl piwa)

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + G=-230kJ

Przemiany ciał białkowych

Są źródłem alkoholi wyższych w piwie

Deaminacja

Dekarboksylacja

Redukcja

Przemiany lipidów

Lipidy służą do budowy nowych komórek (błona komórkowa)Intensywność przemian zależy od napowietrzenia brzeczki

Przemiany węglowodanów

Kolejność pobierania: od prostych po maltotriozęOkoło 98% ulega fermentacji (2%na oddychanie), Około 0,25% maltozy jest magazynowane - glikogen

Przemiany substancji mineralnych

Fosfor – budowa ATP i fosfolipidówBuforowanie treści komórkiNiedobór zakłóca fermentację przez spowolnienie namnażania

Przemiany substancji mineralnych

Siarka (z siarczanów i tioaminokwasów)

nadmiar wydzielany w postaci SO2

Redukuje się je przez:Mocne napowietrzenie brzeczki nastawnejKilkukrotne dodanie drożdży w fazie wysokich krążkówUżycie drożdży bogatych w glikogen

Przemiany substancji mineralnych

Inne Potas – reakcje z ATP, pompa jonowa (H+ na K+)Sód aktywuje wiele enzymówMagnez – reakcje z fosforemWapń – opóźnia degenerację, ułatwia kłaczkowanieŻelazo i mangan – ważne przy oddychaniu i pączkowaniuCynk – synteza białek i poprawna fermentacjaAzotany – są redukowane do trujących azotynów

Uboczne produkty fermentacji

Odpowiedzialne za bukiet młodego piwa

DwuacetylAldehydyZwiązki siarki

Tworzące bukiet piwa gotowegoWyższe alkoholeEstry

Dwuacetyl (dwuketony)

Nadają nieczysty słodkawy smakAromat przypominający masłoDrożdże wytwarzają prekursory (acetomleczany)

Ilość zależy od szczepu, ilości drożdży i natlenienia

Prekursory w brzeczce przechodzą w dwuketony (oksydowana dekarboksylacja) (sprzyja niskie pH, wysoka temp., dopływ tlenu)Redukcja – w komórkach drożdży (dwuacetylacetoina butandiol)

Aktywne drożdże, szczep, wyższa temp., Maksymalny dopuszczalny poziom w piwie gotowym: 0,1mg/l

Aldehydy

Aldehyd octowy – zielone jabłko (etap 11)Duża ilość jest skutkiem:

Intensywnej fermentacjiPodwyższonej temp. Fermentacji głównej zwiększonej ilości drożdżyFermentacja główna pod ciśnieniemSłabe natlenienie

Alkohole wyższe (fuzle)

Powstają zaminokwasów hydroksy- i keto-kwasówz cukrów poprzez octan.

Sprzyja im m.in.Wysoka temp. fermentacji głównejNiska zawartość azotu -aminowegoIntensywne napowietrzenie brzeczki nastawnejWysoki ekstrakt początkowy

Estry

Najważniejsze: Octan etyluOctan izoamyluOctan izobutyluOctan beta-fenyluKapronian etyluKaprylan etylu

Estry

Typowa zawartość:Piwa dolnej fermentacji do 60mg/dm3Piwa górnej fermentacji do 80mg/dm3

Estry

Tworzeniu estrów sprzyja:Zwiększony ekstrakt początkowy (>13%)Zwiększone odfermentowanieSłabe napowietrzenie brzeczki nastawnej.Wyższe temperatura fermentacjiRuch piwa podczas fermentacji

Alkohole i estry

Ogólnie na zawartość estrów wpływa głównie jakość brzeczki nastawnejNa zawartość alkoholi wyższych sposób prowadzenia fermentacji i dojrzewania

Fenole

Kwas ferulikowy

4-winylogwaiakol

Związki siarki

H2S

Merkaptany Aromat skunksowy (3-metylo-2-buten-1-tiolu)

DMS

Kwasy organiczne

Z deaminacji aminokwasówWpływają na smak

Kwas masłowyKwas izowalerianowyI inne...

Inne procesy i przemiany fermentacji

Przemiany białekBiałka z drożdży żywychBiałka z autolizy

Zmiany pHObniżenieWzrost (podczas autolizy)

Zmiana potencjału redoks (spadek!)Zmiana barwy (spadek o około 3EBC)Wytrącanie ciał garbnikowych i goryczkowych (straty od 25-30% do 50%)

Inne procesy i przemiany fermentacji

Nasycenie CO2Klarowanie