Įdomioji biologija: alaus gamybos procesas

http://alohonyai.blogspot.lt/2013/09/worldwide-beer-production-and.html

Alkoholio gamyba – pirmoji biotechnologija, atsiradusi tūkstančius metų prieš moderniąsias biotechnologijas, todėl rašant mikrobiologijai skirtą blog'ą neįmanoma neaprašyti šio proceso. Pagrindinius gamybos etapus jau esu surašiusi šiame įraše, o šį kartą apie juos išsamiau. Kadangi jau ir taip netrumpas įrašas išėjo, tai šį kartą aprašomas gamybos procesas, o ne vykstančios reakcijos. 

https://malteursdefrance.com/

Salyklinimas.

Salyklas – dirbtiniu būdu sudaiginti grūdai. Salyklas yra substratas ir fermentų šaltinis tolimesnėms gamybos reakcijoms. Taip pat jis yra svarbus būsimo alaus skoniui ir spalvai.

Alaus gamybai dažniausiai naudojami miežiai (kvietiniam alui – ir kviečiai), nes:

• jų grūdai išlaiko luobelę (puiki savybė transportavimui); 
• turi stambius lukštus (misos filtracija); 
• žema daigumo temperatūra; 
• palyginti aukštas β-amilazės (angliavandenius skaidantis fermentas) kiekis salykle.

Išrūšiuoti grūdai yra nuplaunami ir dezinfekuojami, o vėliau išmirkomi ir daiginami. Pagrindinis miežių mirkymo tikslas – suaktyvinti grūdų gyvybinius procesus. Kad miežiai gerai dygtų, tinkamiausias išmirkymo laipsnis yra 42-45% drėgnumo. Optimali temperatūra mirkymui – 10-12°C. Gerą grūdų daigumą užtikrina aeracija.

https://maistologija.wordpress.com/2010/08/08/salyklas/

Grūdams išdygus jie yra išdžiovinami. Džiovinimui dažniausiai naudojamos trys stadijos. Pradinis etapas vyksta 50-60°C temperatūroje, drėgnumas sumažėja iki 25%. Antrojo etapo metu temperatūra lėtai keliama iki 71°C, o drėgmės kiekis sumažėja iki 12%. Trečioji stadija vykdoma 71-92°C, kol drėgnumas miežiuose nukrenta iki 4-5%. Trečios stadijos metu pašalinami daigeliai ir suteikiamas salyklui būdingas skonis – aukštesnėse temperatūrose didėja rūgštingumas. Džiovinimas sustabdo grūdų dygimą ir slopinama metabolizmą. Iš miežių pašalinus vandenį, formuojasi kvapas, tekstūra ir spalva.

Salyklo laikymo temperatūra neturi viršyti 20°C, kad jis neužsikrėstų nepageidaujamais mikroorganizmais. Didžiausią įtaką salyklo kokybei daro tarša Aspergillus, Penicillium ir Fusarium grybeliais. 

Salyklo smulkinimas. 

Salyklas gali būti smulkinamas sausai arba drėgnai. Sausam salyklo smulkinimui dažniausiai naudojamas šešis velenus turintys malūnėliai. Smulkinant skiriamos trys frakcijos: stambūs komponentai (lukštai su prisitvirtinusiomis kruopomis), vidutinio dydžio komponentai (kruopos) ir smulkūs komponentai (smulkūs grūdai ir miltai). Tipinė salyklo, einančio į mentalą sudėtis yra: 15% lukštų, 23% stambių kruopų, 34% smulkių kruopų ir 28% miltų. Salykle lukštai pridedami, kad pagerintų misos filtraciją.

http://www.theelectricbrewery.com/grain-mill

Drėgno salyklo smulkinimo metu jis paveikiamas karštu (60-70°C) vandeniu apie 60 sekundžių. Greitas vandens poveikis padaro lukštus elastingus. Toliau grūdai yra smulkinami naudojant poros velenų sistemą. Smulkinamos kruopos yra maišomos su vandeniu ir pumpuojamos į mentalo gamybos indą. Naudojamos sistemos, kuriose smulkinimo metu tiekiamas CO2 ir maksimaliai sumažinamas deguonies patiekimas.

Į salyklą kartais pridedama papildomų medžiagų, kurios padeda išgauti šviesesnę spalvą, mažiau prisotintą skonį, didesnį spindesį ir stabilumą bei geresnę kokybę. Papildomos medžiagos skirstomos į dvi grupes: krakmolingos medžiagos (tapijoka, kukurūzai, ryžiai ir t.t.), cukrūs ir cukraus sirupas. 

Misos gamyba. 

Užpylus salyklą karštu vandeniu (62-65°C) ir jam išbrinkus, gaunamas mentalas, o iš mentalo susidaręs skystis – misa. Misos gamybos tikslas – paruošti tirpalą, kuriame būtų fermentuojamų cukrų, aminorūgščių, vitaminų ir kitų medžiagų, tai yra, pagaminama subalansuota fermentacijos terpė.

Yra keli būdai misai pagaminti. Infuzinis gamybos tipas dažniau naudojamas ale tipo alui gaminti. Šios gamybos metu naudojamos dvi temperatūros: 38-50°C 1 valandą laiko ir 65-70°C kelias minutes. Žemesnė temperatūra labiau tinkama proteolizinių fermentų aktyvumui, o aukštesnė temperatūra – krakmolo cukrinimui ir dekstrinimui. 

Virimo gamybos tipas naudojamas lager tipo alui gaminti. Pradinė salyklo temperatūra 35-40°C, pridėjus vandens temperatūra palaikoma 40°C. Trečdalis mentalo yra pašalinamas ir virinamas trumpą laiką atskirai, o vėliau vėl grąžinamas į pagrindinį tirpalą. Po sumaišymo viso tirpalo temperatūra pakyla. Toks mišinys paliekamas nusistovėti 20-30 minučių, o dalis vėl paimama virinimui. Temperatūra po žingsnį keliama iki 75°C. Virinant fermentai praranda savo aktyvumą, tačiau suminkštėja grūdų sienelės ir suskystinamas krakmolas.
 
Gamybos pabaigoje misą sudaro vandens tirpalas su ištirpusiomis ir neištirpusiomis medžiagomis. Procesas, kai tirpi dalis atskiriama nuo panaudotų grūdų, vadinama misos atskyrimas. Gauta „košė“ paskirstoma ir pastoviai maišoma. Misa išplaunama į surinkimo indą ir perdirbama, kol gaunamas reikiamo laipsnio skaidrumas. Panaudotus grūdus galima pašalinti, džiovinti ir naudoti kaip pašarus.
 

Misos virinimas.

https://www.amazon.com/Humulus-Lupulus-Perennial-Seeds-Hardy

Saldi misa perkeliama į katilą ir virinama kartu su džiovintais apyniais (Humulus lupulus) arba apynių ekstraktu. Kaitinama 1,5-2 valandas. Apyniai naudojami tam, kad alus įgautų jam būdingą aitrų skonį. Apyniai turi α ir β rūgščių (humulonų ir lupulonų). Aitrumą suteikia misos virinimo metu susidariusios izo-α-rūgštys. Apyniai taip pat prideda stabilumo skoniui, turi antiseptinių savybių, padeda slopinti kai kurių alaus gedimą sukeliančių bakterijų augimą, palaiko putų stabilumą, o jų taninai nusėda su nepageidaujamomis azotinėmis medžiagomis. Alaus gamybos požiūriu yra kartieji apyniai ir aromatiniai apyniai.

Misa yra virinama, kad įvyktų α rūgščių izomerizacija, denatūruotųsi salykle esantys ir kiti papildomai naudoti fermentai, nusėstų nepageidaujami baltymai, pasišalintų lakūs junginiai, kurie gali pakenkti skoniui. Taip pat virinant misa yra sterilinama, koncentruojama bei susidaro skonio ir spalviniai junginiai.

Misa yra virinama keliais etapais: kaitinimas iki 100°C vyksta 15 min., pradinis virinimas 100°C apie 10 min., kaitinimas 102°C apie 10-15 min., virinimas esant slėgiui 104°C apie 15 min. ir galutinis virinimas 100°C apie 10 min. Po virinimo misa yra skaidrinama naudojant sūkurinius separatorius arba centrifuguojama, norint pašalinti denatūravusius baltymus ir apynių likučius.

http://www.cleveland.com/strongsville/index.ssf/2012/08/with_demand_growing_brew_kettl.html

Po misos virinimo ji yra praturtinama deguonimi. Alaus fermentacijoje deguonis yra tiekiamas tik vieną kartą. Misos aeravimo tikslas – lipidų, kurie reikalingi mielių augimui, biosintezės skatinimas. Tiekiamą deguonį mielės naudoja ergosterolio ir nesočiųjų riebiųjų rūgščių sintezei. 

Fermentacija. 

Alaus fermentaciją atlieka Saccharomycetaceae šeimos mielės. Pagrindiniai faktoriai, darantys įtaką fermentacijos greičiui ir alaus kokybei:

• Mielių kiekis inokuliate; 
• Ląstelių gyvybingumas ir jų kokybė; 
• Ištirpusio deguonies kiekis misoje; 
• Fermentuojamų angliavandenių koncentracija misoje; 
• Temperatūra.

http://jeffreycrane.blogspot.lt/2011/05/

Fermentacijos stadijos:

• Pabalimas. Misos paviršiuje pasirodo baltos putos. Trukmė 1-1,5 paros. Vyksta intensyvus mielių pumpuravimas (dauginimasis). 
• Žemųjų „garbanų“ stadija. Išskiriamas didesnis CO2 kiekis, susidariusios putos panašios į garbanas. Trukmė – 2-3 paros. 
• Aukštųjų „garbanų“ stadija. Didžiausias fermentacijos intensyvumas, užkyla maksimali temperatūra, susidariusios putos kyla į viršų. Trukmė – 3-4 paros. 
• „Garbanų“ kritimas. Putos nusėda. Trukmė – 2 paros.

Per pirmas šešias fermentacijos valandas vyksta lipidų ir sterolių sintezė. Šios medžiagos yra reikalingos mielių augimui. Į misą pridėjus mielių, kurį laiką (4-5 val.) būna lag fazė, kurios metu naudojamas rezervinis mielių glikogenas (pagrindinė rezervinė angliavandenių medžiaga) prieš pradedant naudoti misoje esančias medžiagas.

Fermentacijos metu pH nukrenta iki 4 (misos pH būna apie 5,2-5,4). pH nukrenta dėl susidariusių acto, pieno, sukcinato (gintaro), kaproino (heksano) rūgščių. Mielės sunaudoja 90% fermentuojamų angliavandenių ir azoto, o ląstelių populiacija išauga 4-6 kartus. Fermentacijos metu mielės pagamina 3-5% alkoholio tūrio. Putų susidarymas kontroliuojamas pridedant sorbitano esterių, alkoholių, neutralių riebalų ar aliejaus, polieterių ar silikoninių alyvų.

https://www.alibaba.com/product-detail/Laser-cutting-beer-making-equipment-cooling_60262191944.html

Alaus fermentatoriai

Fermentacija gali būti viršutinė arba apatinė. Viršutinė fermentacija naudojama Ale tipo alui gauti. Tokios fermentacijos atstovas – S. cerevisiae var. cerevisiae. Ši fermentacija taip vadinama dėl to, kad mielės nenusėda ir lieka fermentuojamos terpės paviršiuje.

Apatinė fermentacija naudojama lager tipo alui gauti. Tokios fermentacijos atstovas S. cerevisiae var. uvarum (carlsbergensis) mielės. Ši fermentacija taip vadinama dėl to, kad mielės fermentuojamoje terpėje nusėda. Todėl fermentacijai naudojami gilesni indai, nei ales tipo alui.

https://www.emaze.com/@ATILOZOO/PROYECTO-FINAL

Gamybos proceso schema

Šiam kartui tiek. Sekit ir dalinkitės :)

Iki kito susitikimo

chekas

Informacijos šaltiniai:

• įrašas parašytas naudojant paskaitų (Pramoninė biotechnologija) metu gautą medžiagą