Negli ultimi decenni, l’ottimizzazione dei processi e l’aumento dell’efficienza sono diventati priorità per molte aziende produttrici di birra in tutto il mondo. La birra ad alta gravità è un metodo per raggiungere questi obiettivi.
Il settore manifatturiero è costantemente alla ricerca di modi per ridurre la spesa in conto capitale, il loro complemento di manodopera, i costi di utilità e altri costi operativi, garantendo al tempo stesso che la qualità dei prodotti rimanga costantemente elevata. L’industria della birra non fa eccezione a questa tendenza e una delle procedure impiegate per raggiungere questi obiettivi è la produzione di birra ad alta gravità. Inoltre, altre iniziative di produzione della birra in questo settore (noto anche come intensificazione dei processi) si sono concentrate su:
- Aumento dei tassi di fermentazione e attenuazione finale
- Vitalità e vitalità dei lieviti di alta qualità
- Riduzione dei tempi di produzione, inclusi nuovi ceppi di lieviti
- Stabilizzazione e filtrazione della birra più efficienti
- Maggiore qualità e stabilità della birra
Negli ultimi 40 anni circa la produzione di birra ad alta gravità è stata progressivamente introdotta nelle birrerie di tutto il mondo. Si tratta di una procedura che impiega mosto (birra non fermentata) a concentrazioni superiori al normale e, di conseguenza, richiede diluizione con acqua appositamente trattata (di solito disossigenata) in una fase successiva del processo, alla gravità o al titolo alcolometrico desiderato. Riducendo la quantità di acqua impiegata nella birreria, è possibile soddisfare le maggiori esigenze di produzione senza espandere gli impianti esistenti di produzione, fermentazione e stoccaggio. La riduzione del volume di mosto e birra, pur mantenendo una produzione di liquidi costante, si traduce anche in incrementi di efficienza nel consumo energetico, nella manodopera, nella pulizia e nei costi di effluenti1. L’industria della birra impiega una serie di modi unici per misurare la concentrazione di mosto. Una di queste misure è ° Plato. È una misura del contenuto di zucchero di una soluzione derivata dalla sua densità. Il metodo si basa sulla percentuale in peso di saccarosio in una soluzione a 20°C. Ad esempio, 12 ° Plato significa che se tutto lo zucchero in quella soluzione fosse saccarosio, esso comprenderebbe il 12% del peso totale di tale soluzione. La produzione di birra ad alta gravità è iniziata negli Stati Uniti nei primi anni 1960. Si è poi diffusa in Nord America, Australia e Sud Africa. Le difficoltà fiscali e regolamentari ne hanno ostacolato l’attuazione in diversi paesi europei (ad esempio, Germania e Regno Unito). Tuttavia, i problemi di regolamentazione sono stati ampiamente superati e la produzione di birra ad alta gravità può ora essere implementata in tutto il mondo.
Vantaggi
Oltre ai vantaggi discussi sopra, la produzione di birra ad alta gravità offre anche una grande flessibilità nel tipo di birra che può essere offerto in vendita. Da un unico “stock” di birra ad alta gravità, un birraio può produrre una serie di prodotti diversi con estratti originali e livelli alcolici diversi (ad esempio, birre leggere e birre a basso/alto contenuto alcolico) senza la necessità di mantenere un inventario separato per ogni tipo di birra. Inoltre, con l’avvento degli estratti di luppolo prodotti con anidride carbonica o etanolo come solvente, estratti di malto, sciroppi e coloranti naturali, la gamma potenziale di tipi di prodotti commercializzabili è ulteriormente ampliata2.
Svantaggi
Il processo di fermentazione ad alta gravità presenta anche una serie di svantaggi. L’efficienza del materiale della Brewhouse (l’efficienza di estrazione del materiale solubile da malto e altri cereali impiegati nel processo) è diminuita a causa della poltiglia più concentrata. Inoltre, vi è un ridotto utilizzo del luppolo durante la bollitura del bollitore; la birra diluita finale presenta una ridotta stabilità della schiuma e sono state riscontrate anche variazioni di sapore della birra3. Le prestazioni del lievito, dovute in gran parte al mosto più concentrato e all’aumentata produzione di etanolo, possono essere influenzate negativamente da valori di gravità elevati e, come verrà discusso più avanti, ciò può contribuire a una serie di aspetti della stabilità della birra.
Morfologia del lievito
Sono state osservate variazioni nella morfologia intracellulare del lievito, in particolare per quanto riguarda il vacuolo delle cellule del lievito. Il vacuolo è un corpo ovale nella cellula che esiste come un singolo organello o come diversi componenti distinti. Di solito è un terzo della larghezza della cella. Agisce come un serbatoio per lo stoccaggio di nutrienti ed enzimi specifici e il suo volume cambia con la fase di crescita e le condizioni ambientali. Studi con ceppi di lievito sia ale che lager hanno osservato un allargamento del vacuolo quando le colture stanno fermentando mosto ad alta gravità (20° Plato) rispetto al mosto a gravità inferiore (12 ° Plato) (Figure 1 e 2). Si ritiene che l’allargamento del vacuolo sia una reazione allo stress osmotico imposto alle cellule dal mosto ad alta gravità.
Acqua di diluizione
La ricostituzione del mosto ad alta gravità, o mosto fermentato con acqua (un processo noto anche come diluizione o taglio), può avvenire in quasi tutte le fasi del processo di fermentazione. Più tardi si verifica l’aggiunta di acqua, maggiore è l’aumento della capacità di fermentazione. La qualità dell’acqua di diluizione impiegata è fondamentale e dipende dal punto di aggiunta. Più tardi nel processo si verifica maggiore è il requisito di qualità. Ad esempio, se la diluizione avviene verso la fine della fermentazione primaria, l’acqua deve essere filtrata a carbone, con il pH corretto ed essere microbiologicamente sana. Tuttavia, se la diluizione avviene il più tardi possibile nel processo (nella fase di filtrazione), è necessario prestare la massima attenzione. L’acqua deve essere di qualità e composizione chimica simile a quella utilizzata per la produzione della birra. Deve essere sterile, avere una concentrazione di ossigeno disciolto inferiore a 50ppb, una temperatura di 1°C ed essere gassata al contenuto di CO2 della birra. La ragione della bassa concentrazione di ossigeno disciolto nell’acqua di diluizione è che la birra confezionata, a differenza della maggior parte delle bevande alcoliche, è instabile. Uno dei principali fattori che contribuiscono a questa instabilità è l’ossigeno2.
Stabilità della birra
La stabilità (o instabilità) della birra può essere considerata all’interno di sei categorie: fisica (colloidale), sapore, schiuma, luce, biologica e zampillante. Le prime tre categorie sono state implicate nella qualità della birra a causa di procedure di fermentazione ad alta gravità. Le birre prodotte ad alta gravità hanno dimostrato di essere più fisicamente stabili rispetto alle loro controparti prodotte a gravità inferiore (Tabella 1). Prove aneddotiche indicherebbero che le birre prodotte ad alta gravità hanno anche migliorato la stabilità del sapore. Tuttavia, le birre prodotte a gravità più elevata hanno una stabilità della testa (schiuma) più scarsa (Tabella 1 – nibem è una misura del tasso di collasso della schiuma, più basso è il numero più povero è la stabilità della schiuma)4. Ci sono un certo numero di composti positivi alla schiuma nella birra. Questi includono polipeptidi, acidi iso-alfa, melanoidine e ioni metallici. I polipeptidi svolgono un ruolo importante nella formazione e nella stabilità della schiuma di birra. È stato accettato che i polipeptidi di maggiore idrofobo (quelli che’ non amano ‘ l’acqua) carattere producono la schiuma più stabile. È la proprietà dell’idrofobicità polipeptidica, piuttosto che delle dimensioni, che è più importante nella produzione di schiuma di birra stabile. Il livello di polipeptidi idrofobi può essere determinato utilizzando tecniche cromatografiche5 ed è stato trovato che durante tutto il processo di fermentazione c’è una perdita molto maggiore di questi polipeptidi durante un processo di fermentazione ad alta gravità rispetto alle procedure di fermentazione a gravità inferiore (Figura 3). Quando la birra ad alta gravità è stata diluita ad una concentrazione di alcol equivalente alla birra a bassa gravità, conteneva un livello di polipeptide idrofobo inferiore al 50 per cento della birra prodotta a bassa gravità4. Si può vedere nella Figura 3 che la fermentazione è una fase chiave in cui i polipeptidi idrofobi vengono persi durante il processo di fermentazione. Due fattori principali spiegano questa perdita. In primo luogo, la schiumatura prematura (in particolare nei vasi cylindro-conici) è nota per essere responsabile della perdita di una grande quantità di sostanze attive schiumose e questo problema è esacerbato durante la fermentazione di valori ad alta gravità. In secondo luogo, il lievito secerne enzimi proteolitici nel mosto di fermentazione e questi enzimi hanno un effetto negativo sulla stabilità della schiuma della birra finita, attraverso l’idrolisi del polipeptide durante la fermentazione e lo stoccaggio. Questa secrezione di proteinasi è aumentata quando le condizioni di stress, come il mosto ad alta gravità, sono imposte alle colture di lievito (Figura 4)6.
Sapore di birra
Un ulteriore svantaggio della birra ad alta gravità è che dopo la diluizione la birra non presenta lo stesso profilo di composti volatili di quello trovato nella birra prodotta con valori di gravità normali. Dopo diluizione ad una concentrazione equivalente di etanolo, la birra prodotta da mosto ad alta gravità contiene spesso elevati livelli di esteri (Tabella 2). Un certo numero di fattori ha dimostrato di influenzare la produzione di esteri durante la fermentazione del mosto. Ad esempio, il ceppo e il tipo di lievito (birra o birra), la temperatura e la pressione, il tasso di pitching, i livelli di trub del mosto, l’ossigeno disciolto all’inizio della fermentazione, l’azoto, l’anidride carbonica, gli acidi grassi, il contenuto di aminoacidi e alcuni ioni metallici sono tutti noti per influenzare il livello di esteri (e altri volatili) prodotti durante la fermentazione. Inoltre, gli zuccheri del mosto che sono fermentati influenzeranno i profili dell’estere della birra. Il metabolismo del maltosio prodotto abbassa notevolmente i livelli di tali esteri come acetato di etile e acetato di isoamile rispetto a quando il glucosio è stato fermentato. Wort è stato prodotto nel birrificio pilota Heriot-Watt 2hL. Sono stati preparati wort adjunct (alta e bassa gravità) dove sciroppi (contenenti alte e basse concentrazioni di maltosio) sono stati aggiunti direttamente al bollitore. I livelli relativi di glucosio/fruttosio e maltosio/maltotriosio nei valori sono mostrati nella figura 5. Le fermentazioni sono state condotte e i campioni rimossi giornalmente fino a quando i valori di prova erano stati attenuati. Il livello di esteri prodotto era sostanzialmente più basso nel mosto ad alta gravità contenente livelli aumentati di maltosio (Figura 6-solo acetato di etile mostrato)8. Questi risultati dimostrano che l’uso di sciroppi ad alto maltosio offre al birraio la flessibilità di gestire il proprio birrificio in condizioni di produzione ad alta gravità al fine di produrre birra con un sapore corrispondente a birra prodotta a gravità inferiore.
Conclusione
La birra ad alta gravità non è una tecnica di fermentazione difficile, ma il lievito deve essere trattato con cura poiché ci si aspetta che funzioni in un ambiente più stressante. Sebbene vi siano aspetti negativi (effetti su alcuni aspetti della stabilità della birra, abbinamento del sapore, utilizzo del luppolo, ecc.), i positivi sono più sostanziali (aumento della capacità di produzione della birra, riduzione dei costi di utilizzo, più alcol per unità di estratto fermentabile, miglioramento della stabilità fisica e del sapore).
Ringraziamenti
La gratitudine è dovuta all’International Centre for Brewing and Distilling, Suntory Limited, Scottish Courage Brewing Limited, Corn Products Corporation e Heineken International per l’assistenza finanziaria a sostegno di vari aspetti della ricerca riportati in questo articolo. 
- Stewart, G. G. (1999): Alta gravità della birra. Brewers ‘ Guardian, 128, 31-37.
- Murray, CR, Stewart, GG (1991): Esperimenti con birra ad alta gravità. Birra Malto, 44, 52-64.
- Pratt-Marshall, P. C., Brey, S. E., de Costa, SD, Bryce, JH, Stewart, GG (2002): Birra ad alta gravità-un induttore dello stress del lievito. Brewers ‘ Guardian, 130, 22-26.
- Cooper, DJ, Stewart, GG, Bryce, JH( 1998): Alcuni motivi per cui la birra ad alta gravità ha un effetto negativo sulla ritenzione della testa. J. Inst. Brewing, 104, 283-288.
- Bamforth, CW (1985): Le proprietà schiumogene della birra. J. Inst. Brewing, 91, 370-383.
- Brey, S. E., Bryce, J. H., Stewart, G. G. (2002): La perdita di polipeptidi idrofobi durante la fermentazione e il condizionamento di alta gravità sulla birra prodotta a bassa gravità. J. Inst. Brewing, 108, 424-433.
- Stewart, GG, Borthwick, R., Bryce, JH, Cooper, D., Cunningham, S., Hart, C., Rees, E. (1999): Recenti sviluppi nella produzione di birra ad alta gravità. Tech. Quart. Master Brewers Assoc. delle Americhe, 34, 264-270.
- Younis, O. S., Stewart, G. G. (1999): Effetto del mosto di malto, del mosto di malto ad altissima gravità e del mosto di aggiunta ad altissima gravità sulla produzione volatile in Saccharomyces cerevisiae. J. Amer. Soc. di Birra chimici, 57, 38-45.