Produkcja piwa

1. Produkcja piwa

2. Etapy produkcji • Fermentacja • Dojrzewanie • Filtracja

3. Przemiany fermentacji i dojrzewania Drożdże

4. Drożdżom należy zapewnić: • Aminokwasy • Fosforany • Kwasy tłuszczowe • Cukry • Sole mineralne i mikroelementy • Tlen, w fazie początkowej

5. Przemiana materii u drożdży • Przemiany kluczowe dla jakości piwa: • Odfermentowanie cukrów i przemiany węglowodanów • Przemiany ciał białkowych • Przemiany tłuszczów • Przemiany związków mineralnych

6. Odfermentowanie cukrów • Energia potrzebna jest do: • Budowy nowych komórek • Pobierania i przyswajania substancji z otoczenia • Rozkładu i wydalania • Przemieszczania substancji wewnątrz komórki

7. Odfermentowanie cukrów • Cykl beztlenowej glikolizy

8. Odfermentowanie cukrów • Fosforylacja glukozy • Izomeryzacja do 6-fosforanu fruktozy heksokinaza Izomeraza fosforanu glukozy ATP – adenozynotrifosforan

9. ATP i ADP Zasada purynowa (adenina) Ryboza

10. NAD+ (A) i NADH (B)

11. Odfermentowanie cukrów • Kolejna fosorylacja (1,5 – difosforan glukozy • Rozpad do 3-fosforanu gliceraldehydu i fosforanu dihydroksyacetonu fosfofruktokinaza aldolaza fruktozo-1,6-bisfosforanu

12. 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

13. Odfermentowanie cukrów • Przeniesienie grupy fosforanowej z 1,3-BPG do ADP i utworzenie ATP • Przekształcenie 3-fosfoglicerynianu w 2-fosfoglicerynian kinaza fosfoglicerynianowa fosfogliceromutaza

14. Odfermentowanie cukrów • Odwodnienie 2-fosfoglicerynianu i powstanie fosfoenolopirogronianu (PEP) • Przeniesienie grupy fosforanowej z PEP na ADP i powstanie ATP oraz pirogronianu enolaza kinaza pirogronianowa.

15. Odfermentowanie cukrów • Dekarboksylacja nieoksydacyjna kwasu pirogronowego • Przeniesienie atomów wodoru z NADH w obecności jonów Zn + CO2 Dekarboksylaza pirogronianowa CH3CH2OH NADH+H+ NAD+ Dehydrogenaza alkoholowa.

16. 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

17. Przemiany ciał białkowych • Są źródłem alkoholi wyższych w piwie • Deaminacja • Dekarboksylacja • Redukcja

18. Przemiany lipidów • Lipidy służą do budowy nowych komórek (błona komórkowa) • Intensywność przemian zależy od napowietrzenia brzeczki

19. Przemiany węglowodanów • Kolejność pobierania: od prostych po maltotriozę • Około 98% ulega fermentacji (2%na oddychanie), • Około 0,25% maltozy jest magazynowane - glikogen

20. Przemiany substancji mineralnych • Fosfor – • budowa ATP i fosfolipidów • Buforowanie treści komórki • Niedobór zakłóca fermentację przez spowolnienie namnażania

21. 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

22. 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

23. Uboczne produkty fermentacji • Odpowiedzialne za bukiet młodego piwa • Dwuacetyl • Aldehydy • Związki siarki • Tworzące bukiet piwa gotowego • Wyższe alkohole • Estry

24. 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 (dwuacetylacetoina butandiol) • Aktywne drożdże, szczep, wyższa temp., • Maksymalny dopuszczalny poziom w piwie gotowym: 0,1mg/l

25. 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

26. 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

27. Estry • Najważniejsze: • Octan etylu • Octan izoamylu • Octan izobutylu • Octan beta-fenylu • Kapronian etylu • Kaprylan etylu

28. Estry • Typowa zawartość: • Piwa dolnej fermentacji do 60mg/dm3 • Piwa górnej fermentacji do 80mg/dm3

29. Estry • Tworzeniu estrów sprzyja: • Zwiększony ekstrakt początkowy (>13%) • Zwiększone odfermentowanie • Słabe napowietrzenie brzeczki nastawnej. • Wyższe temperatura fermentacji • Ruch piwa podczas fermentacji

30. Alkohole i estry • Ogólnie • na zawartość estrów wpływa głównie jakość brzeczki nastawnej • Na zawartość alkoholi wyższych sposób prowadzenia fermentacji i dojrzewania

31. Fenole • Kwas ferulikowy • 4-winylogwaiakol

32. Związki siarki • H2S • Merkaptany • Aromat skunksowy (3-metylo-2-buten-1-tiolu) • DMS

33. Kwasy organiczne • Z deaminacji aminokwasów • Wpływają na smak • Kwas masłowy • Kwas izowalerianowy • I inne...

35. 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%)

36. Inne procesy i przemiany fermentacji • Nasycenie CO2 • Klarowanie