Produkcja piwa
Etapy produkcji Fermentacja Dojrzewanie Filtracja
Przemiany fermentacji i dojrzewania Drożdże
Drożdżom należy zapewnić: Aminokwasy Fosforany Kwasy tłuszczowe Cukry Sole mineralne i mikroelementy Tlen, w fazie początkowej
Przemiana materii u drożdży Przemiany kluczowe dla jakości piwa: Odfermentowanie cukrów i przemiany węglowodanów Przemiany ciał białkowych Przemiany tłuszczów Przemiany związków mineralnych
Odfermentowanie cukrów Energia potrzebna jest do: Budowy nowych komórek Pobierania i przyswajania substancji z otoczenia Rozkładu i wydalania Przemieszczania substancji wewnątrz komórki
Odfermentowanie cukrów Cykl beztlenowej glikolizy
Odfermentowanie cukrów Fosforylacja glukozy 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 Kolejna fosorylacja (1,5 – difosforan glukozy Rozpad do 3-fosforanu gliceraldehydu i fosforanu dihydroksyacetonu fosfofruktokinaza aldolaza fruktozo-1,6-bisfosforanu
Odfermentowanie cukrów Przekształcenie fosforanu dihydroksyacetonu w 3-fosforan gliceraldehydu Przekształcenie aldehydu 3-fosfoglicerynowego w 1,3-bisfosfoglicerynian z użyciem fosforanu nieorganicznego i NAD+. izomeraza triozofosforanowa dehydrogenaza aldehydu 3-fosfoglicerynowego
Odfermentowanie cukrów Przeniesienie grupy fosforanowej z 1,3-BPG do ADP i utworzenie ATP Przekształcenie 3-fosfoglicerynianu w 2-fosfoglicerynian kinaza fosfoglicerynianowa fosfogliceromutaza
Odfermentowanie cukrów Odwodnienie 2-fosfoglicerynianu i powstanie fosfoenolopirogronianu (PEP) Przeniesienie grupy fosforanowej z PEP na ADP i powstanie ATP oraz pirogronianu enolaza kinaza pirogronianowa.
Odfermentowanie cukrów Dekarboksylacja nieoksydacyjna kwasu pirogronowego Przeniesienie atomów wodoru z NADH w obecności jonów Zn + CO2 Dekarboksylaza pirogronianowa CH3CH2OH NADH+H+ NAD+ Dehydrogenaza alkoholowa.
Energia przemian ATP ADP: 30,5kJ/mol Sumaryczna reakcja przemiany glukozy Drożdże wykorzystują 2 przemiany ADP w ATP, czyli 2x30,5=61kJ/mol Reszta: 230-61=169kJ/mol wydziela się jako ciepło!!! (4500-4700kJ/hl piwa) C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + DG=-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 maltotriozę Około 98% ulega fermentacji (2%na oddychanie), Około 0,25% maltozy jest magazynowane - glikogen
Przemiany substancji mineralnych Fosfor – budowa ATP i fosfolipidów Buforowanie treści komórki Niedobór 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 nastawnej Kilkukrotne dodanie drożdży w fazie wysokich krążków Użycie drożdży bogatych w glikogen
Przemiany substancji mineralnych Inne Potas – reakcje z ATP, pompa jonowa (H+ na K+) Sód aktywuje wiele enzymów Magnez – reakcje z fosforem Wapń – opóźnia degenerację, ułatwia kłaczkowanie Żelazo i mangan – ważne przy oddychaniu i pączkowaniu Cynk – synteza białek i poprawna fermentacja Azotany – są redukowane do trujących azotynów
Uboczne produkty fermentacji Odpowiedzialne za bukiet młodego piwa Dwuacetyl Aldehydy Związki siarki Tworzące bukiet piwa gotowego Wyższe alkohole Estry
Dwuacetyl (dwuketony) Nadają nieczysty słodkawy smak Aromat przypominający masło Drożdże 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 fermentacji Podwyższonej temp. Fermentacji głównej zwiększonej ilości drożdży Fermentacja główna pod ciśnieniem Słabe natlenienie
Alkohole wyższe (fuzle) Powstają z aminokwasów hydroksy- i keto-kwasów z cukrów poprzez octan. Sprzyja im m.in. Wysoka temp. fermentacji głównej Niska zawartość azotu a-aminowego Intensywne napowietrzenie brzeczki nastawnej Wysoki ekstrakt początkowy
Estry Najważniejsze: Octan etylu Octan izoamylu Octan izobutylu Octan beta-fenylu Kapronian etylu Kaprylan etylu
Estry Typowa zawartość: Piwa dolnej fermentacji do 60mg/dm3 Piwa górnej fermentacji do 80mg/dm3
Estry Tworzeniu estrów sprzyja: Zwiększony ekstrakt początkowy (>13%) Zwiększone odfermentowanie Słabe napowietrzenie brzeczki nastawnej. Wyższe temperatura fermentacji Ruch piwa podczas fermentacji
Alkohole i estry Ogólnie na zawartość estrów wpływa głównie jakość brzeczki nastawnej Na zawartość alkoholi wyższych sposób prowadzenia fermentacji i dojrzewania
Fenole Kwas ferulikowy 4-winylogwaiakol
Związki siarki H2S Merkaptany DMS Aromat skunksowy (3-metylo-2-buten-1-tiolu) DMS
Kwasy organiczne Z deaminacji aminokwasów Wpływają na smak Kwas masłowy Kwas izowalerianowy I inne...
Inne procesy i przemiany fermentacji Przemiany białek Białka z drożdży żywych Białka z autolizy Zmiany pH Obniżenie Wzrost (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 CO2 Klarowanie