Zoran Čamdžija TEHNOLOGIJA PIVA Uvod Prema drevnim iskopinama i zapisima arheolozi su utvrdili da su stari Vavilonci prozivodili pivo u domaćinstvu još 7000 godina pne. Imali su 16 sorti piva a za varenje su koristili ječmeni slad i pšenicu. Odavde se prenela proizvodnja piva u drevni Egipat, Persiju, Grčku i dr. zemlje. Egipćani su znali da prave pivo već 2000 godina pne., a Grci su, primajući civilizaciju od njih, naučili i veštinu proizvodnje piva, za njima Rimljani, pa stari Germani i onda ostale evropske zemlje. U tim vremenima pivo je pravljeno iz slada, ali bez hmelja, tako da je dobijen proizvod bio veoma kiseo. Tada su u pivo dodavali različite trave - pelin, lupin glog, šafran i dr. Primena hmelja predstavlja važno otkriće i čini osnovu savremene tehnologije piva. Hmelj se prvi put počeo koristiti u Novogorodskoj Rusiji. Usavršavanje parne mašine veoma se povoljno odrazilo na razvitak pivarstva. Najvažniji tehnički pronalazak predstavlja pronalazak mašine za hlađenje. Zahvaljujući najvažnijim naučno-tehničkim dostignućima u 19. veku stvoreni su uslovi za pretvaranje usitnjenih preduzeća u velike mehanizovane fabrike piva. Osnovne karakteristike proizvodnje piva Pod pivom se podrazumeva slabo alkoholno piće, koje se proizvodi u procesu alkoholnog vrenja iz slada, hmelja, vode i pivskog kvasca. Voda je glavni deo svih napitaka. Ona služi kao rastvarač. Slad daje pivu sastojke ekstrata od kojeg zavisi punoća ukusa i koncentracija osnovnog ekstrata piva. Hmelj konzervira pivo i daje mu ugodan miris i gorak ukus, dok pivski kvasac izaziva alkoholno vrenje u kome šećer prelazi u alkohol i ugljen dioksid. Proizvodnja piva se deli na tehnologiju slada i tehnologiju piva. Tehnologiju slada obuhvata: čišćenje i sortiranje ječma, močenje ječma, klijanje ječma, sušenje zelenog slada, oslobađanje slada od klice i poliranje. Tehnologija piva obuhvata:
Proizvodnja sladovine Proizvodnja sladovine prikazuje proces proizvodnje sladovine u klasičnoj pivari koji se može podeliti na sledeće faze:
Drobljenje slada Drobljenje slada predstavlja mehaničku pripremu slada za ekstrakciju. Glavni zadatak drobljenja slada je olakšavanje i ubrzavanje fizičkih i biohemijskih procesa rastvaranja sadržaja zrna u toku ukomljavanja radi maksimalno mogućeg prevođenja eksraktivnih materija u vodeni rastvor, tj. sladovine. Slad mora biti čist, sortiran i sa jednoličnom veličinom zrna, što je sve od posebnog značaja za postizanje dobrog sastava prekrupe. Na prinos ekstrakta utiče i stepen usitnjavanja slada. Kod drobljenja slada i boljeg usitnjavanja endosperma postavlja se zadatak da se pljevice ne oštete mnogo. Pri normalno prekrupljenom sladu, odnosi pojedinih sastojaka izraženi u procentima treba da budu sledeći:
Ukomljavanje slada Suština procesa ukomljavanja leži u prevođenju nerastvorenih materija slada i nesladovane žitarice u rastvoreni oblik putem enzimske hidrolize. U sladu ima malo sastojaka koji se rastvaraju u vodi (10-15%) od ukupne težine suve materije. Sastojci slada rastvorljivi u vodi su: šećeri, deo belančevina i proizvoda njihove razgradnje, te male količine pentozana, pentoza, heksozana i heksoza, pektina, taninskih i gorkih kiselina. Sve ove supstance brzo prelaze u rastvor, a najznačajniji deo zrna slada, koga čini skrob, nije rastvorljiv. Pored skroba ima još jedan deo belančevina u sladu koji je u nerastvorljivom obliku. Da bi mogli preći u rastvor, glavni sastojci zrna: skrob i belančevine moraju se dalje razgraditi putem enzimske hidrolize. Ova enzimska razgradnja odvija se pod uticajem amilolitičkih i proteolitičkih enzima. Amilaza cepa skrob na maltozu, glukozu, maltotriozu i više dekstreine. Proteaza prevodi složene belančevinske supstance do aminokiselina. Fitaza razgrađuje fitin na inozit i fosfate, a lipaza razgrađuje masti. Razgradnja skroba Do enzimske hidrolize skroba dolazi usled delovanja aminolitičkih enzima. Skrob se sastoji od amiloze i amilopektina. U početku ukomljavanja molekuli skroba se brzo razgrađuju uz hidrolizu, što karakteriše promenu jodne reakcije. Jedna od najkarakterističnijih reakcija skroba je intenzivno modra boja sa jodom. Ona ukazuje na prisustvo skroba. Uticajem alfa i beta amilaze u prisustvu vode skrob se rastvara na maltozu i dekstrin. Kod tog raspadanja skroba nastaje obično 80% maltoze i 20% dekstrina. Procenat nije stalan već se menja pod uticajem temperature. Sve u svemu delovanje enzima traje dok se između dekstrina i maltoze ne postigne određena ravnoteža. Enzimska hidroliza skroba odigrava se istovremeno alfa i beta amilaze. Postepenim odcepljivanjem molekula maltoze od molekula skroba nastaje amilodekstrin, koji sa rastvorom joda daje ljubičastu boju. U daljoj fazi razgradnje enzima iz amilodekstrina odcepljivanjem maltoze nastaje eritrodekstrin, koji sa jodom daje crvenu boju. Daljim delovanjem iz eritrodekstrina se odcepljuje maltoza pa nastaje ahrodekstrin, koji sa jodom ne izaziva promenu boje. Konačno nastaje maltoza i maltodekstrin koji sa jodom ne reaguje, pa ne dolazi do promene boje. Pošto ovakva razgradnja skroba dovodi do šećera, proces se zove ošećerenje. Razgradnja belančevina U toku procesa ukomljavanja složeni molekuli belančevina su pod dejstvom enzima proteaza raspadaju.
Proizvodi razgradnje belančevina (polipeptidi i aminokiseline) neophodni za ishranu kvasca. Sa druge strane, srednje-molekularne belančevine (peptoni i delimično polipeptidi) uslovljavaju punoću ukusa i stabilnost pene piva. Belančevine velikih molekula su često uzrok pojave pomućenja, zbog čega se teži njihovoj razgradnji. Filtracija sladovine Pošto su u toku procesa ukomljavanja i kuvanja sve rastvorene materije prešle u sladovinu, nužno je da se ona odvoji od nerastvorenih delova trebera. Postupak filtracije se vrši du ve faze: prva faza je oticanje prve sladovine, koja ima veću koncentraciju osnovnog ekstrakta, i druga faza - ispiranje ekstrakta iz trebera koja se vrši putem ekstrakcije sa toplom vodom. Sastav pivskog trebera Sve one materije, koje prilikom ukomljavanja slada i kuvanja ne prelaze u rastvor, čine nerastvorni deo koji se izdvaja u pivski treber. U njemu se u prvom redu nalaze pljevice zrna, nerastvorenih belančevina aleuronskog sloja zrna, nešto zaostalog skroba što se nije razgradio u toku kuvanja, i mala količina nerastvornog ekstrakta koji pri ispiranju nije prešao u sladovinu. Kuvanje sladovine sa hmeljom Kod kuvanja sladovine sa hmeljom prelaze gorke i aromatske materije u sladovinu, a belančevine se izdvajaju u krupne pahuljice koje se postepeno talože i sladovina bistri. U toku procesa kuvanja dešavaju se sledeće fizičko-hemijske promene:
Zadatak kuvanja je stabilizacija sastava sladovine uz gore navedene fizičko-hemijske promene. Sa dodatkom hmelja postiže se njegova ekstrakcija koja utiče na kvalitet piva (ukus, biološku stabilnost, penu). Kuvanje sladovine traje obično 1,5-2h. Predugo kuvanje vodi do pojačanja boje sladovine, a prekratko deluje nepovoljno jer ne može da dovede do izdvajanja visokomolekularnih belančevina koje izazivaju slabo bistrenje sladovine i pomućenje piva. Kraj kuvanja se praktično određuje prema koncentracije ekstrakta u sladovina, prema izdvajanju belančevina u vidu pahuljica i providnosti vruće sladovine. Kuvanjem se takođe uništavaju i svi enzimi u sladovini čime se obezbeđuje stabilnost hemijskog sastava sladovine pre vrenja. U sladovini i u pivu nalaze se materije koje se vežu sa kiseonikom i stvaraju nerastvorni oblik taninsko-belančevinskih kompleksa koji su uzročnici pomućenja piva usled dugog stajanja, zbog toga je važno da u sladovini postoje redukujuće supstance koje mogu da suzbiju oksidaciju koja nastaje aeracijom. Ove supstance su tzv. reduktoni, dolaze sa sirovinama u sladovinu, i stvaraju se u procesu kuvanja. Dodavanje hmelja Količina hmelja koja se dodaje u sladovinu varira od 200-500g po hektolitru piva. To zavisi od više faktora:
Npr. svetla piva u odnosu na tamna zahtevaju 20-30% više hmelja po hektolitru piva. Razlog je da svetla piva treba da imaju hmeljnu gorčinu, dok su tamna piva slabo aromatičnog ukusa. Odvajanje sladovine od hmeljnog tropa Nakon završenog kuvanja hmeljne sladovine ona se prepumpava preko cedila za hmelj u taložnjak. Na dnu hmeljnog cedila nalaze se sita gde ostaje hmeljni trop i deo kojagulisanih belančevina, a bistra sladovina izlazi kroz sita i odlazi do taložnjaka. Hmeljni trop koji ostaje u cedilu sadrži dosta upijene sladovine koja se ispira sa toplom vodom, pa se na 1kg dodatog hmelja nalazi 6-7 litara sladovine. Hlađenje i bistrenje sladovine Zadatak procesa hlađenja je snižavanje temperature koja odgovara potrebama početnog stadijuma vrenja i zasićavanje kiseonikom iz vazduha u cilju postizanja vrenja. Osim toga treba da se izdvoji talog kako bi se dobila bistra sladovina kao jedna od osnovnih predpostavki za pivo visokog kvaliteta. U sladovini koja dolazi na hlađenje nalaze se belančevine koje čine fini talog. Sniženjem temperature one se talože kao i druge materije. Za vreme hlađenja sladovina se mora zasititi kiseonikom iz vazduha i osloboditi grubog taloga. U vezi ovog zahteva sladovina se hladi u dve faze, pa dobijamo dve vrste taloga - vrući i hladni talog. Vrući talog Vrući talog koagulira u vidu krupnih pahuljica prilikom taloženja sladovine. Sastav vrućeg taloga je sledeći:
Sladovina pod pritiskom pumpe ulazi u taložnjak i tom prilikom dolazi do njenog kružnog kretanja. Usled toga formira se talog u centru posude u obliku kupe koja ostaje na dnu nakon ispuštanja sladovine. Hladni talog Ovaj talog počinje da se izdvaja na temperaturi ispod 60° C. Hladni talog čini:
Za otklanjanje hladnog taloga koristi se Venturijeva cev, tj. proces koji se zove flotacija. Suština flotacije je u tome, što se u rashlađenu sladovinu, iz koju je izdvojen grubi talog pomoću Venturijeve cevi ubrizgavan vazduh. U tanku se zbog toga stvara pena koja se penje prema gornjim slojevima i površini, noseći za sobom hladni talog. Sa vazduhom se kroz cev istovremeno dodaje i kvasac pa se na taj način vrši aeracija i istovremeno dodavanje kvasca, pa se posle toga sladovina pumpa na vrenje. Oksidacija sladovine U toku procesa bistrenja sladovina vezuje kiseonik fizički i hemijski, što deluje na povećanje boje. Kod viših temperatura dolazi do hemijskog vezivanja kiseonika, a kod nižih kiseonik se rastvara sve dok rastvor ne postane zasićen. Šećera u sladovini ima daleko više nego drugih ekstraktivnih materija, zbog čega se u toku hlađenja kiseonik uglavnom veže sa šećerom. Glavno i naknadno vrenje Alkoholno vrenje Osnovu tehnologije dobijanja piva sačinjava alkoholno vrenje. Proces vrenja je životna pojava disanja kvasca, kada dolazi do razgradnje šećera u alkohol i ugljenu kiselinu (Pasterova vitalna teorija vrenja). C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2 Posle Pastera pojavila se i nova teorija prema kojoj treba alkoholno vrenje posmatrati posledicom delovanja enzima, a kvasac je neophodan kao nosilac enzima vrenja. Enzim koji se nalazi u kvascu dobio je ime cimaza. Uzročnici vrenja Uzročnici svih vrsta vrenja su mikroorganizmi koji proizvode enzime kao specifične izazivače hemijskih promena. Sve te mikroorganizme možemo podeliti u tri glavne grupe, i to:
Za proizvodnju piva služe pivski kvasci. Kvasci su jednoćelijski organizmi elipsoidnog, uglastog, ovalnog, ili duguljastog oblika, koji se redovno razmnožavaju pumpanjem. U nepovoljnim prilikama, kada kvasci ne raspolažu sa dovoljno hranjivih materija razmnožavaju se sporama koje nastaju unutar ćelija. U pivarstvu kvasci se dele na pahuljaste i praškaste. Pahuljasti kvasci imaju niži stepen prevrenja sladovine jer se zgrušavaju u pahuljice i imaju manju kontaktnu površinu sa sladovinom. Praškasti kvasci imaju viši stepen prevrenja sladovine, jer je veća površina njihovih ćelija u kontaktu sa sladovinom. Ovi kvasci imaju određene osobine značajne za tok alkoholnog vrenja. One se ogledaju u sledećem:
Brzina razmnožavanja ocenjuje se prema količini kvasca koji se taloži na dnu posude u vrenju posle 36-48 sati. Brzina i trajanje vrenja se vidi po spoljašnjim manifestacijama sladovine u toku vrenja, tj. kada nestane pena sa površine posude, a to je dokaz da je glavno vrenje završeno. Bistrenje piva je u dobroj meri zavisno od fizioloških osobina kvasca. Dok se u jednim posudama vidi brzo bistrenje i lepi sjaj piva, u drugim posudama i posle dužeg vremena pivo je opalescentno. Brzina taloženja kvasca je važan faktor pri izboru kvasca. Boja taloga je često u zavisnosti od sladovine, jer, ako ova ima belančevine koje koaguliraju, stvara se kašasta masa prljavo-sivog taloga. Sposobnost za prevrenje piva izražena je stepenom prevrenja šećera u sladovini. Različite sorte kvasca u istoj sladovini daju različit stepen prevrenja. Ukus piva je u izvesnoj meri uslovljen i sortom kvasca, pa je potrebno probom piva utvrditi eventualne razlike. Karakteristike vrenja Na sladovini prilikom vrenja dolazi do vidnih promena. Te promene se mogu podeliti na sledeće faze:
Naknadno zrenje i vrenje Za naknadno vrenje karakteristična je lagana fermentacija šećera, pri kojoj se odigravaju isti procesi kao kod glavnog vrenja, ali oni teku sporije. Brzina biohemijskih reakcija procesa se smanjuje usled nižih temperatura i manjeg broja ćelija kvasca po jedinici zapremina piva, jer se glavni deo kvasca uklanja po završetku glavnog vrenja. U toku naknadnog vrenja oksido-redukcioni potencijal piva opada, tom prilikom dolazi do oksidacije nestabilnih materija, usled čega se pojavljuje fino oksidaciono zamućenje, koje se samo delimično odstranjuje filtracijom, a ostatak se otklanja prirodnim taloženjem. Ovo bistrenje piva predstavlja drugu fazu vrenja i sastoji se u tome što ćelije kvasca apsorbuju belančevine zamućenja i druge suspendovane materije koje padaju na dno. U toku naknadnog vrenja kojagulišu se belančevine, taninske materije i hmeljne smole. U toku zrenja menja se ukus mladog piva, dolazi do smanjenja gorčine što se objašnjava procesom koagulacije i razgradnje hmeljnih smola. Bistrenje i istakanje piva. Gotovo pivo Filtracija piva Poznato je da u toku procesa glavnog vrenja i zrenja dolazi do određenih fizičko-hemijskih i organo-leptičkih promena u sastavu i osobinama piva. Pivo se bistri, ćelije kvasca i druge suspendovane materija belančevinsko-taninskog kompleksa se talože, a oslobođeni ugljen-dioksid se veže za pivo, tako da poprima svoj konačan sastav, ukus i druge osobine. Filtrirano pivo treba da bude kristalno bistro, sa potrebnom trajnosti, ukusom i ostalim karakteristikama. Radi toga, filtracija ima veliki značaj kao poslednja faza proizvodnog procesa, jer tek filtrirano pivo ima sve one karakteristike koje traže potrošači. Danas se u svetu u cilju postizanja bistrenja piva primenjuju dva osnovna postupka, i to:
Separacija piva Bistrenje piva na separatoru odvija se na bazi centrifugalne sile. Poznato je da sladovina i pivo sadrže izvesne čestice različite specifične težine koje se talože usled gravitacione sile. Pivo dolazi pod pritiskom u bubanj u kome su smešteni rotirajući tanjiri. Tanjiri su smešteni na šuplje vreteno koje služi za ulaz piva. Po bubnju pivo prolazi između tanjira i osnovice bubnja u prostor za taloženje. Krupne čestice se izdvajaju usled centrifugalne sile ka periferiji, pa se na taj način vrši stvaranje taloga. Ovaj talog se u određenim vremenskim intervalima izbacuje. Pošto su separatori hermetički zatvoreni održava se konstantan pritisak i ne dolazi do gubitka piva i smanjenja koncentracije ugljen-dioksida. Filtracija piva Osnovna prednost filtracije piva je mogućnost oštrije filtracije i postizanje veće bistrine. Kvalitet filtracije gotovog piva zavisi od pravilnog izbora i doziranja kisel-gura koji odgovara zahtevima za postizanje određenog stepena bistrine piva. U većini slučajeva čestice zamućenja koje treba odstraniti iz piva su male pa je potrebno stvoriti odgovarajući porozni sloj koji će ove čestice zadržati prilikom filtracije. Na taj način se iz tečne faze izdvajaju čestice tako da se dobija bistra tečnost. Za filtriranje se obično koriste filtracioni ulošci koji su izrađeni u vidu ploča iz kombinacije celuloze i pamuka. Na filtracionim ulošcima se formira prvo jedan naplavni sloj grubog kisel-gura, a zatim se nanosi kisel-gur finije granulacije koji formira filterski sloj koji zadržava čestice i na taj način omogućava da kroz filtracione slojeve prolazi potpuno čist filtrat, oslobođen svih taložnih materija i ćelija kvasca. Karakteristike kisel-gura Kisel-gur kao sredstvo za filtriranje, proizvodi se od slojeva diatomeja (alge kremenjašice). Kad je pravilno pripremljen najbolje odgovara zahtevima koji se postavljaju idealnom sredstvu za filtriranje: svojim oblikovanim česticama stvara veoma prepostljivu filter-pogaču koja omogućuje najbolje filtraciono delovanje. U hemijskom sastavu kisel-gur je najvećim delom sastavljen od silicijumovih dioksida i aluminijumuvih oksida. Filtracija je poslednja faza u proizvodnom procesu, koji predhodi punjenju piva u burad, boce i limenke pa je nužno da joj se posveti posebna pažnja. Kako sa stanovništa bistrine i drugih tehnoloških zahteva za kvalitetno pivo, tako i sa stanovništva ekonomičnosti izvođenja ove tehnološke operacije. Punjenje piva Filtrirano pivo dolazi u tankove pod pritiskom u kojima treba da se zadrži 8-12h pre punjenja. Zadržavanje piva u tankovima ima svrhu da se pivo ohladi na temperaturi 1-2° kako bi se sprečilo penušanje u procesu otakanja piva. Pivo se puni pod izobarometarskim pritiskom. Pod ovim pojmom se podrazumeva konstanti protiv-pritisak ugljen-dioksida kojim se omogućava normalno punjenje piva i koji sprečava gubitak ugljen-dioksida i oksidacija piva. Hemijski sastav i osobine piva Glavni sastojci gotovih piva su voda, alkohol, ugljen-dioksid i ekstrakt (neprevreli deo ekstrakta). Zavisno od sorte piva sadržaj alkohola se kreće od 2-6%. Pored etil alkohola u pivu se nalaze male količine viših alkohola. U pivu normalno ima 0,30-0,40% ugljen-dioksida. Prisustvo ugljen-dioksida deluje povoljno na ukus, daje svežinu, a predstavlja i važnu komponentu za penušavost piva. Sposobnost držanja pene zavisi o količini i hemijskom sastavu ekstrakta. Od piva se traži da pri punjenju u čašu peni tako da se ova gusta i čvrsta pena, tako da se ova gusta i čvrsta pena zadrži na površini najmanje 3 minuta. Mehurići ugljen-dioksida koji se dižu od dna ka površini pomažu održavanju pene. Ekstrakt piva pretežno čine ugljeni hidrati i manja količina proteina, aminokiselina, glicerina i sastavnih delova hmelja. Od sastava ekstrakta zavisi punoća ukusa piva. Hemijski sastav ekstrakta ne zavisi samo od vrste slada, nego i načinu proizvodnje sladovine i vođenju fermentacije, odnosno stepenu konačnog prevrenja na kraju fermentacije. Živeli! Literatura
Maturski rad iz
hemije Webmaster: nikolak@xfilesfan.com
|
