w ciągu ostatnich kilku dekad optymalizacja procesów i zwiększona wydajność stały się priorytetami dla wielu firm piwowarskich na całym świecie. Wysoka grawitacja warzenia jest jedną z metod osiągnięcia tych celów.
sektor wytwórczy nieustannie poszukuje sposobów na zmniejszenie wydatków inwestycyjnych, ich uzupełnienia siły roboczej, kosztów użyteczności i innych kosztów operacyjnych, przy jednoczesnym zapewnieniu niezmiennie wysokiej jakości produktów. Przemysł Piwowarski nie jest wyjątkiem od tego trendu, a jedną z procedur stosowanych do osiągnięcia tych celów jest piwowarstwo o wysokiej grawitacji. Ponadto inne inicjatywy piwowarskie w tym obszarze (znane również jako intensyfikacja procesu) skupiły się na:
- zwiększona szybkość fermentacji i tłumienia końcowego
- wysoka żywotność i żywotność drożdży
- skrócenie czasu produkcji, w tym nowe szczepy drożdży
- bardziej wydajna stabilizacja i filtracja piwa
- zwiększona jakość i stabilność piwa
od około 40 lat piwo o wysokiej grawitacji jest stopniowo wprowadzane do browarów na całym świecie. Jest to procedura, która wykorzystuje brzeczkę (piwo niesfermentowane) w stężeniach wyższych niż normalne, a zatem wymaga rozcieńczenia specjalnie oczyszczoną wodą (zwykle odtlenioną) na późniejszym etapie procesu, do pożądanej ciężkości lub mocy alkoholu. Zmniejszając ilość wody zużywanej w warzelni, można sprostać zwiększonym wymaganiom produkcyjnym bez rozszerzania istniejących instalacji piwowarskich, fermentacyjnych i magazynowych. Przetwarzanie mniejszej ilości brzeczki i piwa przy zachowaniu stałej wydajności cieczy powoduje również wzrost wydajności w zakresie zużycia energii, robocizny,czyszczenia i kosztów ścieków1. Przemysł Piwowarski stosuje szereg unikalnych sposobów pomiaru stężenia brzeczki. Jednym z takich pomiarów jest ° Plato. Jest to miara zawartości cukru w roztworze wynikająca z jego gęstości. Metoda opiera się na procentowej masie sacharozy w roztworze o temperaturze 20°C. Na przykład, 12° Plato oznacza, że gdyby cały cukier w tym roztworze był sacharozą, składałby się on z 12% całkowitej masy tego roztworu. High gravity brewing rozpoczął się w USA na początku lat 60. XX wieku, a następnie rozprzestrzenił się w Ameryce Północnej, Australii i Południowej Afryce. Trudności podatkowe i regulacyjne utrudniły jego wdrożenie w wielu krajach europejskich (na przykład w Niemczech i Wielkiej Brytanii). Jednakże problemy regulacyjne zostały w dużej mierze przezwyciężone, a warzenie piwa o wysokiej grawitacji można obecnie wdrożyć na całym świecie.
zalety
oprócz zalet omówionych powyżej, high gravity brewing oferuje również dużą elastyczność w rodzajach piwa, które mogą być oferowane do sprzedaży. Z jednego „zapasu” piwa o wysokiej grawitacji piwowar może produkować wiele różnych produktów o różnych oryginalnych ekstraktach i poziomach alkoholu (na przykład piwa jasne i o niskiej/wysokiej zawartości alkoholu) bez potrzeby utrzymywania osobnego magazynu dla każdego rodzaju piwa. Ponadto, wraz z pojawieniem się ekstraktów chmielowych wytwarzanych z ditlenkiem węgla lub etanolem jako rozpuszczalnikiem, ekstraktów słodowych, syropów i naturalnych materiałów barwiących, potencjalny zakres zbywalnych rodzajów produktów2 jest dalej rozszerzany.
wady
proces warzenia piwa o wysokiej grawitacji ma również wiele wad. Wydajność materiału warzelni (wydajność ekstrakcji rozpuszczalnego materiału ze słodu i innych zbóż stosowanych w procesie) zmniejsza się w wyniku bardziej skoncentrowanego zacieru. Zmniejsza się również wykorzystanie chmielu podczas wrzenia brzeczki; końcowe rozcieńczone piwo wykazuje zmniejszoną stabilność piany, a także występują różnice smakowe3. Wydajność drożdży, głównie ze względu na bardziej skoncentrowaną brzeczkę i zwiększoną produkcję etanolu, może mieć negatywny wpływ na brzeczki o wysokiej grawitacji i, jak zostanie omówione później, może to przyczynić się do wielu aspektów stabilności piwa.
morfologia drożdży
zaobserwowano zmiany w morfologii wewnątrzkomórkowej drożdży, szczególnie w odniesieniu do wakuoli komórkowej drożdży. Wakuola jest owalnym ciałem w komórce, które istnieje jako pojedyncza organella lub kilka odrębnych składników. Jest to zwykle jedna trzecia szerokości komórki. Działa jako zbiornik do przechowywania składników odżywczych i specyficznych enzymów, a jego objętość zmienia się wraz z fazą wzrostu i warunkami środowiskowymi. Badania zarówno szczepów drożdży ale, jak i lager wykazały powiększenie wakuoli, gdy Kultury fermentują brzeczkę o wysokiej grawitacji (20 ° Plato) w porównaniu z brzeczką o niższej grawitacji (12° Plato) (Fig. 1 i 2). Uważa się, że powiększenie wakuoli jest reakcją na stres osmotyczny nałożony na komórki przez brzeczkę o wysokiej grawitacji.
woda Rozcieńczająca
odtworzenie brzeczki o wysokiej grawitacji lub brzeczki sfermentowanej wodą (proces znany również jako rozcieńczanie lub cięcie) może nastąpić na prawie każdym etapie procesu warzenia. Im później nastąpi dodanie wody, tym większy wzrost wydajności warzenia. Jakość zastosowanej wody rozcieńczającej jest krytyczna i zależy od punktu dodawania. Im później w procesie występuje, tym większe wymagania jakościowe. Na przykład, jeśli rozcieńczenie następuje pod koniec pierwotnej fermentacji, woda musi być przefiltrowana węglem, o prawidłowym pH i być zdrowa mikrobiologicznie. Jeżeli jednak rozcieńczenie nastąpi tak późno w procesie, jak to możliwe (na etapie filtracji), należy zachować największą ostrożność. Woda musi mieć podobną jakość i skład chemiczny jak woda używana do warzenia piwa. Musi być sterylny, mieć stężenie rozpuszczonego tlenu poniżej 50 ppb, temperaturę 1°C i być gazowany do zawartości CO2 w piwie. Powodem niskiego stężenia rozpuszczonego tlenu w wodzie rozcieńczającej jest to, że pakowane piwo, w przeciwieństwie do większości napojów alkoholowych, jest niestabilne. Jednym z głównych czynników przyczyniających się do tej niestabilności jest dotlenie2.
stabilność piwa
stabilność piwa (lub niestabilność) można rozpatrywać w sześciu kategoriach: fizyczna (koloidalna), smakowa, Piankowa, lekka, biologiczna i tryskająca. Pierwsze trzy kategorie zostały uwzględnione w jakości piwa w wyniku procesów warzenia piwa o wysokiej grawitacji. Wykazano, że piwa warzone o wysokiej grawitacji są bardziej stabilne fizycznie w porównaniu z ich odpowiednikami warzonymi o niższej grawitacji (Tabela 1). Niepotwierdzone dowody wskazywałyby na to, że piwa warzone o wysokiej grawitacji mają również lepszą stabilność smaku. Jednak piwa warzone przy wyższych ciężarach mają gorszą stabilność głowicy (piany) (Tabela 1 – nibem jest miarą szybkości zapadania się piany, im niższa liczba, tym gorsza stabilność piany) 4. W piwie występuje wiele związków pianotwórczych. Należą do nich polipeptydy, kwasy izo-Alfa, melanoidyny i jony metali. Polipeptydy odgrywają ważną rolę w tworzeniu piany i stabilności piwa. Przyjęto, że polipeptydy o największym charakterze hydrofobowym (te, które „nie lubią” wody) wytwarzają najbardziej stabilną pianę. Jest to właściwość hydrofobowości polipeptydu, a nie rozmiar, która jest najważniejsza w wytwarzaniu stabilnej piany piwnej. Poziom hydrofobowych polipeptydów można określić stosując techniki chromatograficzne5 i stwierdzono, że w całym procesie warzenia jest znacznie większa utrata tych polipeptydów podczas procesu warzenia o wysokiej grawitacji w porównaniu z procedurami warzenia o niższej grawitacji (Fig.3). Gdy piwo o wysokiej grawitacji rozcieńczono do stężenia alkoholu równoważnego piwu o niskiej grawitacji, zawierało ono poziom hydrofobowego polipeptydu mniej niż 50% warzonego piwa o niskiej grawitacji4. 3 widać, że fermentacja jest kluczowym etapem, w którym hydrofobowe polipeptydy są tracone podczas procesu warzenia. Na tę stratę składają się dwa główne czynniki. Po pierwsze, wiadomo, że przedwczesne spienianie się (szczególnie w naczyniach cylindryczno-stożkowych) jest odpowiedzialne za utratę dużej ilości piankowych substancji czynnych i problem ten pogarsza się podczas fermentacji brzeczek o wysokiej grawitacji. Po drugie, drożdże wydzielają enzymy proteolityczne do brzeczki fermentacyjnej, a enzymy te mają negatywny wpływ na stabilność piany gotowego piwa, poprzez hydrolizę polipeptydów podczas fermentacji i przechowywania. To wydzielanie proteinaz zwiększa się, gdy na kultury drożdży nakłada się warunki stresowe, takie jak brzeczka o wysokiej grawitacji (ryc. 4)6.
smak piwa
kolejną wadą warzenia piwa o wysokiej grawitacji jest to, że po rozcieńczeniu piwo nie wykazuje takiego samego profilu lotnych związków, jak w piwie produkowanym przy użyciu normalnych brzeczek grawitacyjnych. Po rozcieńczeniu do równoważnego stężenia etanolu piwo wytwarzane z brzeczki o wysokiej grawitacji często zawiera podwyższony poziom estrów (Tabela 2). Wykazano, że wiele czynników wpływa na produkcję estrów podczas fermentacji brzeczki. Na przykład szczep i typ drożdży (ale Lub lager), temperatura i ciśnienie, szybkość pitchingu, poziomy trub brzeczki, rozpuszczony tlen na początku fermentacji, azot, dwutlenek węgla, kwasy tłuszczowe, zawartość aminokwasów i niektóre jony metali wpływają na poziom estrów (i innych substancji lotnych) wytwarzanych podczas fermentacji. Ponadto fermentowane cukry brzeczki wpływają na profile estrowe piwa. Metabolizm wytwarzanej maltozy znacznie obniża poziom takich estrów jak octan etylu i octan izoamylu niż podczas fermentacji glukozy. Brzeczka produkowana była w browarze pilotowym Heriot-Watt 2HL. Przygotowywano brzeczki pomocnicze (o wysokiej i niskiej grawitacji), w których syropy (zawierające wysokie i niższe stężenia maltozy) dodawano bezpośrednio do czajnika. Względne poziomy glukozy / fruktozy i maltozy / maltotriozy w brzeczkach przedstawiono na fig. 5. Przeprowadzono fermentacje i próbki usuwano codziennie, aż brzeczki testowe zostały atenuowane. Poziom wytwarzanych estrów był znacznie niższy w brzeczce o wysokiej grawitacji zawierającej zwiększone poziomy maltozy (Fig.6 – pokazano tylko octan etylu)8. Wyniki te ilustrują, że stosowanie syropów o wysokiej zawartości maltozy daje browarowi elastyczność w prowadzeniu browaru w warunkach wysokiej grawitacji w celu wytworzenia piwa o Smaku dopasowanym do piwa produkowanego o mniejszej ciężkości.
wniosek
warzenie wysokogatunkowe nie jest trudną techniką warzenia, ale drożdże należy traktować ostrożnie, ponieważ oczekuje się, że będą funkcjonować w bardziej stresującym środowisku. Chociaż istnieją negatywy (wpływ na niektóre aspekty stabilności piwa, dopasowanie smaku, wykorzystanie chmielu itp.), pozytywy są bardziej znaczące (zwiększona wydajność warzenia, niższe koszty użytkowania, więcej alkoholu na jednostkę ekstraktu fermentującego, lepsza stabilność fizyczna i smakowa).
podziękowania
podziękowania należą się International Centre for Brewing and Distilling, Suntory Limited, Scottish Courage Brewing Limited, Corn Products Corporation i Heineken International za pomoc finansową na wsparcie różnych aspektów badań opisanych w niniejszym artykule. 
table 6 
- Stewart, G. G. (1999): high gravity Brewing. 128, 31-37.
- Murray, C. R., Stewart, G. G. (1991): Experiments with high gravity brewing. Birra Malto, 44, 52-64.
- Pratt-Marshall, P. C., Brey, S. E., de Costa, S. D., Bryce, J. H., Stewart, G. G.( 2002): high gravity brewing – an inducer of yeast stress. 130, 22-26.
- Cooper, D. J., Stewart, G. G., Bryce, J. H. (1998): Some reasons why high gravity brewing has a negative effect on head retention. J. Inst. Browarnictwo, 104, 283-288.
- Bamforth, C. W. (1985): the foaming properties of beer. J. Inst. Browarnictwo, 91, 370-383.
- Brey, S. E., Bryce, J. H., Stewart, G. G. (2002): the loss of hydrophobic polypeptides during fermentation and conditioning of high gravity on low gravity brewed beer. J. Inst. Browarnictwo, 108, 424-433.
- Stewart, G. G., Borthwick, R., Bryce, J. H., Cooper, D., Cunningham, S., Hart, C., Rees, E. (1999): Recent developments in high gravity brewing. Tech. Quart. Mistrz Brewers Assoc. of the Americas, 34, 264-270.
- Younis, O. S., Stewart, G. G. (1999): Effect of malt wort, very-high-gravity malt wort and very-high-gravity adjunct wort on volatile production in Saccharomyces cerevisiae. J. Amer. Soc. chemików piwowarskich, 57, 38-45.