Il Processo di Birrificazione PDF

Professore Gianluca Tripodi Argomento Il processo di birrificazione  Gianluca Tripodi Definizione Bevanda ottenuta dalla fermentazione alcolica con ceppi di Saccharomyces...

Professore Gianluca Tripodi Argomento Il processo di birrificazione  Gianluca Tripodi Definizione Bevanda ottenuta dalla fermentazione alcolica con ceppi di Saccharomyces cerevisiae o di S. carlsbergensis dei mosti preparati con malto di orzo anche torrefatto, di orzo o di frumento o di loro miscele ed acqua, amaricato con luppolo o suoi derivati o con entrambi È consentito l’impiego di estratti di malto anche torrefatto e di alcuni additivi consentiti (DM 209/96) Il malto di orzo o di frumento può essere sostituito con altri cereali anche rotti o macinati o sotto forma di fiocchi nonché con materie prime amidacee e zuccherine nella misura massima del 40% calcolato sull’estratto secco del mosto Il processo di birrificazione 2 di 36  Gianluca Tripodi Fasi di produzione Il processo di birrificazione 3 di 36  Gianluca Tripodi Acqua La tipologia e le caratteristiche dell’acqua sono fondamentali per definire le specifiche e percezioni organolettiche della birra Non a caso le birre più famose del mondo devono la loro creazione e la loro fama alla speciale natura delle acque con cui vengono prodotte In passato le fabbriche di birra nascevano vicino alle sorgenti, perché la particolarità dell'acqua, data principalmente dai sali minerali in essa disciolti, non era riproducibile Acque non dure e povere in sali utilizzate per birre chiare tipo Pilsen Acque dure e più alcaline utilizzate per birre scure Il processo di birrificazione 4 di 36  Gianluca Tripodi Orzo L'orzo, il principale cereale utilizzato nella produzione della birra, possiede un'adattabilità climatica praticamente universale, senza particolari barriere geografiche Tre parti principali: embrione, endosperma, involucro L’involucro è formato da glume (cellulosa, polifenoli, sostanze amare), pericarpo, testa (semipermeabile all’acqua), e aleurone (contiene grassi, polifenoli e sostanze coloranti) L’endosperma è formato da cellule che contengono granuli di amido definiti grandi (tipo A, 20-30 μm) e piccoli (tipo B, 3-5 μm) Il processo di birrificazione 5 di 36  Gianluca Tripodi Valutazione dell’orzo È importante nella scelta dell’orzo effettuare una valutazione sensoriale: – odore fresco, pulito; mentre odori di terra, muffa indicano cattiva conservazione – colore giallo paglierino; un colore grigio è dovuto alle piogge, un colore verde a scarsa maturazione, un colore rosso a contaminazione da Fusarium – perisperma fine; se è spesso ha più polifenoli ed amaro – grani rotti o germinati – dimensioni e forma dei grani – presenza di infestazioni Il processo di birrificazione 6 di 36  Gianluca Tripodi Cereali verdi Possono essere utilizzati anche cereali non maltati quali mais, riso, frumento Lo scopo è quello di fornire un substrato amilaceo per gli enzimi del malto È indispensabile modificare l’amido (gelificazione) con un trattamento a caldo prima dell’aggiunta al tino di saccarificazione Quantità max 40%; se non sono maltati non si supera il 25% Il processo di birrificazione 7 di 36  Gianluca Tripodi Malto Il malto è la cariosside, ovvero il frutto secco composto da un unico seme tipico delle graminacee, che ha subito la germinazione, ottenuta attraverso il processo di lavorazione chiamato “maltazione” Questa fase permette la trasformazione degli amidi in maltosio e destrine. Il processo di maltazione si divide in 3 fasi: – Macerazione – Germinazione – Torrefazione Il processo di birrificazione 8 di 36  Gianluca Tripodi Malto Il malto è un derivato dell’orzo benché possano essere utilizzati anche altri cereali quali frumento e segale Il maltaggio ha lo scopo di attivare i complessi enzimatici (α-amilasi, β- amilasi, β-glucanasi, proteasi, fosfatasi) già presenti che avranno il compito di disgregare l’amido CEREALE CARBOIDRATI PROTEINE LIPIDI SALI MINERALI Avena 61,8 (± 8) 13,5 (± 3) 6,0 (± 2) 3,5 (± 0,5) Frumento 75,6 (± 5) 14,5 (± 4) 2,0 (± 1) 2,2 (± 0,3) Mais 69,8 (± 6) 11,6 (± 3) 5,8 (± 2) 1,2 (± 0,1) Orzo 70,6 (± 5) 11,8 (± 3) 2,6 (± 1) 3,0 (± 0,2) Segale 74,2 (± 4) 13,5 (± 4) 2,0 (± 0,5) 2,3 (± 0,2) Il processo di birrificazione 9 di 36  Gianluca Tripodi Produzione del malto (macerazione) L’orzo viene immerso in acqua affinché l’interno del chicco possa raggiungere una umidita di circa 42-44% per i malti chiari e 44-47% per quelli scuri Si utilizza acqua alcalinizzata per sciogliere tannini e sostanze amare Il processo dura tra 50 e 80 ore in funzione della temperatura, della grandezza del chicco e della varietà Il processo si effettua ad una temperatura di 12-14°C per evitare lo sviluppo di microrganismi Il processo di birrificazione 10 di 36  Gianluca Tripodi Produzione del malto (germinazione) Il chicco viene trasferito in camere dove si sviluppa la radichetta e la piumetta (circa 5-7 giorni a 12-16°C) La piumetta deve essere circa 2/3 del seme per malto Pilsner e 3/4 per malto scuro Durante la fase di germinazione si formano amilasi, enzimi citolitici, proteolitici, lipolitici, fosfatasi Si può formare anche il dimetil solfuro che porterà alla formazione di aroma di “verdura cotta” Il processo di birrificazione 11 di 36  Gianluca Tripodi Produzione del malto (essiccamento) Il seme viene essiccato al fine di interrompere la germinazione e formare le sostanze coloranti ed aromatiche necessarie per la produzione Per i malti chiari la temperatura raggiunta è di circa 80°C, per quelli scuri di circa 105°C mentre per quelli coloranti di 180°C Dopo l’essiccamento il malto viene raffreddato e pulito dalle radichette e dalla piumetta Il processo di birrificazione 12 di 36  Gianluca Tripodi Tipologie di malto Malto chiaro (2.5-3.5 EBC); essicazione e torrefazione blanda, massimo 85°C, utilizzato per birre tipo Pils Malto scuro (15-25 EBC); torrefazione più spinta, circa 100°C, utilizzato per birre tipo Monaco (13-15 EBC chiare; 20-25 EBC scure) Malto tipo Vienna (6-8 EBC); si applica una torrefazione a circa 90-95°C per arrotondare il sapore Malto caramellizzato; per dare corpo e colore alla birra vi e stata una formazione di zuccheri semplici maggiore con successiva caramellizzazione Il processo di birrificazione 13 di 36  Gianluca Tripodi Tipologie di malto Malto tostato; con sentori di caffè (400-600 EBC) o di cioccolato (800-1600 EBC) Malto di birre tostate (1000-17000 EBC); per ottenere birre con colori dall’ambra al nero Malto di frumento; permette di ottenere birre dal colore chiaro (3-4 EBC) o scuro (15-17 EBC) Il processo di birrificazione 14 di 36  Gianluca Tripodi Macinazione del malto Scopo della molitura è quello di rendere estraibili i componenti solubili e facilitare l’azione degli enzimi È importante non produrre una eccesiva quantità di polveri che ostacolerebbero la filtrazione soprattutto danneggiando le glume che costituiscono materiale drenante durante le filtrazioni Il processo di birrificazione 15 di 36  Gianluca Tripodi Saccarificazione Si tratta dell’operazione di produzione del mosto Il malto viene miscelato con acqua a pH 5.5 in proporzioni diverse in funzione del tipo di birra – birre chiare: 2,5-3 litri di acqua per ogni kg di malto macinato – birre scure: 1-1,5 litri di acqua per ogni kg di malto macinato Nel tino di saccarificazione sono aggiunti anche i cereali non maltati ma già cotti Il processo di birrificazione 16 di 36  Gianluca Tripodi Idrolisi amido Gli enzimi che entrano in gioco durante l’idrolisi degli amidi sono: – α-amilasi; che produce diversi componenti; ha un temperatura ottimale di 70-74°C, si degrada ad 80°C ed il pH ottimale è di 5.6-5.8 – β-amilasi; che produce maltosio ma anche glucosio e maltotrioso; ha una temperatura ottimale di 58-65°C, si inattiva oltre i 65°C ed il pH ottimale 5.4-5.5 – destrinasi; può scindere i legami 1,6- dell’amido ma poiché la sua temperatura ottimale e di 50-60°C ha una scarsa attività Il processo di birrificazione 17 di 36  Gianluca Tripodi Idrolisi β-glucani Gli enzimi che intervengono durante l’idrolisi dei β-glucani sono: – L’endo-1,4-bβ-glucanasi; che avendo una temperatura ottimale di 40- 48°C si disattiva rapidamente – la β-glucansolubilase; interviene a temperature più elevate avendo un ottimale di 62°C, permette la liberazione di β-glucani In presenza di agitazione i β-glucani si legano ad altri polimeri aumentando la viscosità Il processo di birrificazione 18 di 36  Gianluca Tripodi Idrolisi proteine Dopo la bollitura tutte le proteine precipitano Al raggiungimento di temperature di 45-50°C si formano composti a basso peso molecolare come peptidi e aminoacidi A temperature di circa 60-70°C si formano composti ad alto peso molecolare responsabili del corpo della birra, della stabilità della schiuma ma anche della sua torbidità Il processo di birrificazione 19 di 36  Gianluca Tripodi Degradazione lipidi Durante il maltaggio le lipasi permettono la liberazione di acidi grassi Durante la saccarificazione, inoltre le lipossigenasi degradano gli acidi grassi insaturi producendo composti carbonilici con impatto olfattivo negativo Il processo di birrificazione 20 di 36  Gianluca Tripodi Tipologie di saccarificazione Sistema ad infusione o sistema inglese – in questo caso la miscela non viene bollita, non si ha nessuna ossigenazione e di conseguenza nessuna ossidazione lipidica – è importante il sistema di agitazione Sistema a tempere o sistema tedesco – in questo caso parte della miscela viene bollita ed inattivata enzimaticamente, non è possibile bollire l’intera massa altrimenti si distruggerebbero tutte le amilasi – la bollitura dura 10-15 min per birre chiare e di 20-30 min per scure Il processo di birrificazione 21 di 36  Gianluca Tripodi Filtrazione Dopo la saccarificazione il mosto (frazione liquida) deve essere separata dalla trebbie (frazione solida) Le trebbie subiscono due filtrazioni: – La prima separazione è per semplice drenaggio – La seconda si ha per lavaggio delle trebbie con acqua calda (maggiore è la quantità di acqua maggiore sarà l’estrazione La filtrazione deve essere effettuata a circa 75-78°C al fine di avere una buona viscosità del mosto Il processo di birrificazione 22 di 36  Gianluca Tripodi Luppolo Il luppolo (Humulus lupulus) è una pianta a fiore appartenente alla famiglia delle Cannabaceae Si utilizzano le infiorescenze femminili poichè contengono la luppolina, una sostanza che contiene composti aromatici e resinosi (umulone e lupulone) Il luppolo determina il sapore amaro, ha proprietà antibatteriche, e antiossidante, agisce sulla persistenza della schiuma, e da aromatizzante Il processo di birrificazione 23 di 36  Gianluca Tripodi Luppolo Le tre sono i componenti più importanti del luppolo ai fini della produzione di birra sono: i tannini, gli oli e gli acidi amari Gli acidi amari conferiscono alla birra l'inconfondibile sapore amarognolo, per cui maggiore è la luppolatura e più amarognolo sarà il gusto Inoltre sono antisettici e conservanti, per cui la birra con l'aggiunta di luppolo è più stabile che con altre sostanze aromatizzanti I tannini e gli oli rendono invece possibile la schiuma Il processo di birrificazione 24 di 36  Gianluca Tripodi Luppolo Il luppolo secco può essere trasformato o pressato in balle e insaccato per ridurre l’ossidazione e l’assorbimento di umidita Può essere utilizzato in varie forme: infiorescenze essiccate pellets (macinato in polvere e compresso) estratto (solventi o CO2 supercritica) estratto isomerizzato (si aggiunge a fine cottura) I componenti del luppolo sono: sostanze amare 19% oli 0.5% polifenoli 4% proteine 20% Il processo di birrificazione 25 di 36  Gianluca Tripodi Sostanze amare del luppolo Durante lo sviluppo si formano β-acidi meno amari che con la maturazione si convertono in α-acidi più amari Gli α-acidi o umuloni sono molto importanti per l’amaro tranne il co- humulone che ha un ruolo negativo Humulone Co-humulone Adhmulone Il processo di birrificazione 26 di 36  Gianluca Tripodi Sostanze amare del luppolo Gli α-acidi (humulone, co-humulone, adhumulone) durante la cottura si isomerizzano in iso-α-acidi, più solubili ed amari Il contenuto di α-acidi diminuisce con la conservazione, sono quindi necessarie basse temperature, secco ed assenza di aria per preservarli Il processo di birrificazione 27 di 36  Gianluca Tripodi Oli del luppolo Si tratta di una miscela complessa di sostanze aromatiche Sono presenti monoterpeni (linalolo, mircene) e sesquiterpeni (β- cariofillene, β-farnesene, humulene) Vi sono varietà di luppolo che forniscono elevate quantità di olio aromatico, basse quantità di α-acidi e basse di co-humulone Durante la bollitura le sostanze aromatiche evaporano, per questo motivo una parte di luppolo viene aggiunta dopo rinunciando ad una parte della isomerizzazione degli α-acidi Il processo di birrificazione 28 di 36  Gianluca Tripodi Polifenoli del luppolo I polifenoli sono importanti perché: – hanno attività antiossidanti – sono astringenti – precipitano le proteine – danno composti rosso/bruni – danno caratteristiche gustativo-tattili I polifenoli sono costituiti per circa l’80% da una miscela di tannini, flavonoidi, catechine e proantocianidine Il processo di birrificazione 29 di 36  Gianluca Tripodi Cottura La fase di cottura del mosto ha diversi scopi tra cui: – estrarre ed isomerizzare i costituenti del luppolo – precipitare le proteine – concentrare il mosto, diluito con i lavaggi delle trebbie – sterilizzare il mosto – inattivare gli enzimi e bloccare la saccarificazione – provocare reazioni di imbrunimento (reazioni di Maillard) – formare sostanze riducenti – strippare composti volatili indesiderati Il processo di birrificazione 30 di 36  Gianluca Tripodi Cottura La cottura del mosto si può effettuare con: – caldaie a riscaldamento diretto (poco utilizzate) – caldaie a vapore (usano vapore a 130-140°C, 2-3 bar) – caldaie ad acqua (usano acqua a 160-170°C) – caldaie a bassa pressione (operano a 102-104°C, 0,5 bar) Il processo di birrificazione 31 di 36  Gianluca Tripodi Separazione dei torbidi Dopo la cottura e necessario separare il mosto dai materiali solidi Ma attenzione perché mosti tropo limpidi vanno incontro a problematiche durante la fermentazione Per la separazione dei torbidi possono usare: – vasche di decantazione (15-25 cm; 1-2 ore) – vasche di sfioramento (mosto alto 1-2 m; prelievo dall’alto) – separatori Whirpool (camere in cui il mosto torbido viene inserito tangenzialmente alla superficie interna così da farlo ruotare nel recipiente e far sedimentare i solidi) – centrifughe Il processo di birrificazione 32 di 36  Gianluca Tripodi Raffreddamento Il raffreddamento del mosto serve per prepararlo alla fermentazione e viene attuato in scambiatori a piastre Il raffreddamento può raggiungere diverse temperature in funzione della tipologia di birra: – fino a 15-22°C per le birre ale – fino a 6-12°C per le birre lager Durante la fase di raffreddamento viene insufflato ossigeno o aria, filtrati sterilmente cosi da facilitare la fermentazione Il processo di birrificazione 33 di 36  Gianluca Tripodi Lievito La fermentazione della birra non sarebbe possibile se non esistessero i lieviti a farle da catalizzatore Ne esistono di due tipi: – Saccharomyces cerevisiae; usato per le birre tradizionali ad alta fermentazione; – Saccharomyces carlsbergensis; usato per le birre a bassa fermentazione, attualmente assai più diffusi Il processo di birrificazione 34 di 36  Gianluca Tripodi Fermentazione La fermentazione è il processo che trasforma lo zucchero del mosto in etanolo, anidride carbonica e di altri composti, come esteri ed alcoli Vi sono due tipologie di fermentazioni: – Fermentazione bassa (6-12°C per 10-15 giorni); si utilizza il Saccharomyces carlsbergensis, il lievito è flocculante durante il processo e si deposita sul fondo a fine fermentazione; si producono birre lager – Fermentazione alta (10-20°C per 5-7 giorni), si utilizza il Saccharomyces cerevisiae, il lievito non è flocculante e si concentra in superficie; si producono birre ale o weiss Il processo di birrificazione 35 di 36  Gianluca Tripodi Birra verde La birra che si ottiene a fine fermentazione viene definita birra verde Sulla birra verde è possibile effettuare una serie di trattamenti per affinarla e renderla attraente al consumatore: – maturazione del prodotto (conservazione a bassa temperatura) – stabilizzazione verso la produzione di torbidi – stabilizzazione biologica (pastorizzazione o filtrazione sterile) – chiarificazione per allontanare i torbidi (filtrazioni, chiarificazione) Il processo di birrificazione 36 di 36