3.2 Proizvodnji proces priprave piva
3.2.3 Fermentacija
Tretji in glavni korak pri pridelavi piva je sprememba pivine v pivo, kar poteka preko fermentacije. Tudi zadnji sklop je sestavljen iz več posameznih korakov, ki so predstavljeni na Sliki 3. Med njih spadajo dodajanje kvasa (ang. pitching), prezračevanje, fermentacija ter zorenje in skladiščenje. Na koncu sledi še filtracija in stabilizacija.[3]
Fermentacija je presnova substratov v produkte s pomočjo delovanja mikroorganizmov (kvasovk). Gre za transformacijo sladkorja v etanol in ogljikov dioksid. Med procesom fermentacije poleg željenih produktov prihaja še do nastanka stranskih produktov, ki imajo znaten vpliv na aromo in okus piva.[1][3]
Fermentacijski sladkorji (saharoza, fruktoza, glukoza, maltoza, maltotrioza), ki jih vsebuje pivina, predstavljajo 70-80% vseh ogljikovih hidratov.[2]
Slika 3: Shematski prikaz fermentacije[3]
Vita Mihelič Proizvodnja piva ter določanje reoloških lastnosti in parametrov kakovosti piva
16
Dodajanje kvasa (ang. pitching)
Fermentacija se začne z dodatkom 0,5-0,7 L tekoče zmesi kvasovk na hektoliter pivine, kar je 15-20 milijonov kvasovk na mililiter hladne pivine. V tej fazi, ko so pivini dodane kvasovke, se ta imenuje mlado pivo (kräusen) ali kar pivo. Posamezne celice kvasovk morajo hitro priti v stik s hranili iz pivine, zato se kvasovke v trenutku injicira v tok hladne pivine.[3]
Prezračevanje
Poleg koncentracije kvasovk je fermentacija odvisna še od zadostne oskrbe celic kvasovk s kisikom. Zadostna količina kisika se doseže s prezračevanjem mladega piva s sterilnim zrakom ali čistim kisikom. Enakomerna porazdelitev s finimi mehurčki zraka se doseže z aeracijo s sintranimi svečami, venturijevimi cevmi, posebnimi šobami ali s statičnimi mešalci. Vsebnost čistega kisika za optimalno fermentacijo je 8-10 mg O2 na liter pivine.[3]
Čas fermentacije se skupaj z usedanjem in prezračevanjem podaljša za 24 ur. [3]
Fermentacija
Pretvorba raztopljenih snovi v etanol in ogljikov dioksid s pomočjo delovanja encimov iz kvasovk je eksotermen proces in se imenuje glikoliza. Najprej se hidrolizira heksoza in saharoza (začetni sladkor), nato maltoza (glavni fermentacijski sladkor) in na koncu še maltotrioza (sekundarni sladkor). Poleg glavnih produktov se oblikujejo še stranski produkti, ki se delijo na šest skupin: višji alifatski in aromatski alkoholi, večvalentni alkoholi, estri, karbonilne skupine, žveplove skupine in organske kisline. Stranski produkti dajejo različne vonje in okuse, ki lahko prispevajo k boljšemu okusu, lahko pa povzročijo tudi neustrezen okus piva.[3]
Med glavno fermentacijo se iz aminokislin tvorijo hlapne (ocetna, mravljična kislina) in nehlapne (piruvična, jabolčna, citronska in mlečna kislina) organske kisline, ki znižajo pH za eno enoto. Vrednost pH neposredno vpliva na okus in lesk piva. Končen pH piva se giblje med 4,3 in 4,6. Intenzivnost in hitrost tvorjenja kislin je določena s pufersko zmogljivostjo pivine, količino asimiliranega dušika, kvasovk in z metodo fermentiranja.[3]
V prvih dneh fermentacije barva piva postane svetlejša za 2-3 (EBC) barvne enote.
Sprememba barve je lahko posledica padca pH, saj pri tem nekatere snovi spremenijo barvo, ali pa je posledica adsorpcije snovi na površino kvasovk, ki se nato odstranijo.[3]
Vita Mihelič Proizvodnja piva ter določanje reoloških lastnosti in parametrov kakovosti piva
17
Neustrezni okusi v pivu so običajno posledica visoke vsebnosti stranskih diketonov (diacetil in 2,3-pentandion), ki dajejo pivu sirast, maslen okus oziroma okus po žarkosti.
Diketoni se prenesejo na večvalentne alkohole in so kazalnik stopnje zorenja.[3]
Zorenje in skladiščenje
Za obarjanje proteinov je ugodnejša hitra fermentacija. Pivo, ki hitro zori, se lažje filtrira, poleg tega ima odlično nebiološko stabilnost.[3]
Da se pivo zbistri, ga je po zorenju potrebno za 1 do 2 tedna stabilizirati pri temperaturah med 0 in 2°C. Med tem časom se izboljša sposobnost filtriranja in koloidna stabilnost. V fazi hladnega skladiščenja mora pivo doseči določeno raven CO2 (Tabela 3). To se običajno doseže z uporabo tlaka pri 0,2-0,6 barih.
Tabela 3: Vsebnost CO2 (g/L) v različno pakirani ovojnini [3]
Točeno pivo 4,8
Pivo v pločevinkah 5,0
Ustekleničeno pivo 0,55
Vizualne spremembe pri fermentaciji
Videz piva se med posameznimi fazami fermentacije razlikuje. Najprej se mlado pivo prekrije s tanko belo peno, kar je znak za začetek fermentacije. Z nadaljnjo fermentacijo postaja pena s finimi mehurčki vedno bolj trda in začnejo se pojavljati večji rjavi delci pene. Sledi najintenzivnejši del fermentacije, kjer pena mladega piva postaja vedno bolj visoka. Prav tako se poveča tudi velikost CO2 mehurčkov. Na koncu fermentacije pena mladega piva začne počasi razpadati, tanka rjava plast na površini pa nakazuje na konec delovanja kvasovk.[3]
Zgornja fermentacija
Zgornja fermentacija je najstarejša metoda proizvodnje piva in se je kot edina metoda priprave piva uporabljala do sredine 19. stoletja. Sev kvasovk, ki se uporablja za zgornjo fermentacijo, se imenuje Saccharomyces cervisae. Interval optimalne temperature za delovanje teh kvasovk je višji kot pri kvasovkah spodnjega vrenja in zajema temperature od 15 do 24°C. Med samim procesom zgornje fermentacije se kvasovke dvignejo na površino, zato se jih lahko po koncu fermentacije postrga s površine. Odstranjevanje in
Vita Mihelič Proizvodnja piva ter določanje reoloških lastnosti in parametrov kakovosti piva
18
ohranjanje kvasovk je pomemben del, saj se jih lahko ponovno uporabi v naslednjih serijah.[1][3]
Spodnja fermentacija
Velika večina piv po svetu je proizvedena s kvasovkami spodnjega vrenja. Družinsko ime za tako pridelana piva je lager ozirom ležak. Največja razlika med zgornjo in spodnjo fermentacijo je v vrsti kvasovk, fermentacijski temperaturi in v dolžini zorenja. Spodnja fermentacija se izvaja s kvasovkami Saccharomyces uvarum. Te se ne zadržujejo na površini, temveč takoj tvorijo usedlino, še posebej proti koncu fermentacije in pri nizki temperaturi. Pivina za proizvodnjo tradicionalnih ležakov se fermentira pri temperaturah 7-14°C. Prav tako, kot se za ponovno uporabo ohranjajo kvasovke zgornjega vrenja, se ohranjajo tudi kvasovke spodnjega vrenja, le da se jih v tem primeru pobira iz srednjih plasti usedline. Nato se shranijo v vodi pri 2°C v hladilnih sobah.[1]