Zacieranie to proces który ma na celu przede wszystkim rozłożenie skrobi zawartej w ziarnie do cukrów i dekstryn. Zacieranie to właśnie ten etap, który zasadniczo odróżnia produkcję piwa i wina. W owocach występują cukry, które mogą bez większych zabiegów zostać spożytkowane przez drożdże, natomiast w ziarnie występuje skrobia, która dopiero musi zostać “pocięta” przez enzymy na mniejsze fragmenty przyswajalne dla drożdży. Cała sztuka polega na stworzeniu enzymom optymalnych warunków działania – określona temperatura, pH i oczywiście czas.
Od strony praktycznej zacieranie polega na zmieszaniu ześrutowanego słodu z określoną ilością wody i przetrzymywanie tej mieszanki (zacieru) w określonej temperaturze/temperaturach przez określony czas.
PRZEMIANY ENZYMATYCZNE W TRAKCIE ZACIERANIA
W trakcie zacierania staramy się stworzyć optymalne warunki do działania enzymów. Enzymy to substancje białkowe, które działają jak biokatalizatory, czyli przyspieszają zachodzenie reakcji chemicznych. Każdy enzym ma określoną optymalną temperaturę działania oraz optymalne pH, przy optymalnych warunkach działa najszybciej, najbardziej optymalnie. Każdy enzym ma też temperaturę maksymalną, czyli taką przy której ulega on dezaktywacji.
Dla piwowarstwa najważniejsze znaczenie mają następujące przemiany enzymatyczne:
- rozkład skrobi
- rozkład białek
- rozkład beta-glukanu
- przemiany kwasów tłuszczowych
ROZKŁAD SKROBI
Skrobia obecna w ziarnie musi zostać rozłożona w trakcie zacierania do cukrów i dekstryn, które nie zabarwiają się z jodem.
Skrobia w bielmie ziarna występuje w postaci twardych, silnie zbitych ziaren skrobiowych. Skrobia składa się z dwóch frakcji:
- amylozy, której łańcuchy są linearne, nierozgałęzione, złożone z reszt glukozowych powiązanych wiązaniami α-1,4- glikozydowymi.
- amylopektyny, której łańcuch są rozgałęzione i oprócz wiązań α-1,4- glikozydowych zawierają niewielką ilość wiązań α-1,6- glikozydowych
Rozkład skrobi zachodzi w trzech etapach:
- kleikowanie
- upłynnianie
- scukrzanie
KLEIKOWANIE
W ciepłym wodnym roztworze ziarna skrobiowe zaczynają pęcznieć i pękać, tworząc kleik. Cząsteczki skrobi przechodzą do roztworu dzięki czemu stają się lepiej dostępne dla enzymów amylolitycznych. Temperatury kleikowania są różne dla różnych zbóż. Jęczmień i słód jęczmienny kleikują w temperaturze około 62-67°C, a słód pszeniczny podobnie jak pszenica 58-64°C. Temperatury kleikowania zmieniają się praktycznie dla każdego zbioru ziarna, w ostatnich latach są coraz wyższe. Dlatego bezpieczniej jest przyjąć górne granice temperatur, czyli dla słodu jęczmiennego 64-66°C, a dla pszenicznego 62-64°C.
UPŁYNNIANIE
Na tym etapie do działania przystępuje enzym α- amylaza, która tnie długie łańcuchy skrobi na mniejsze kawałki dekstryny zawierające 7-10 reszt glukozowych, dzięki czemu lepkość roztworu szybko maleje i zacier staje się rzadszy, bardziej płynny.
SCUKRZANIE
Scukrzenie to całkowity rozkład upłynnionej skrobi do maltozy i dekstryn. β- amylaza odcina z każdego końca łańcucha po dwie reszty glukozy, czyli dwucukier maltozę. Przy okazji oczywiście powstaje jeszcze glukoza i maltotrioza, a także tzw. dekstryny graniczne, zawierające wiązania α-1,6- glikozydowe, których nie potrafi rozłożyć ani α- ani β-amylaza.
β- amylaza teoretycznie może samodzielnie rozkładać długie łańcuchy odcinając dwie cząsteczki glukozy z nieredukującego końca, ale taki rozkład trwa bardzo długo.
Przyjrzyjmy się zatem bliżej dwóm enzymom biorącym udział w rozkładzie skrobi:
α- amylaza tnie długie łańcuchy skrobiowe niejako “na oślep” w różnych miejscach tworząc dekstryny. Optimum jej działania to temperatura 72-75°C, w 80°C szybko ulega dezaktywacji. Optymalna wartość pH wynosi 5,6 do 5,8.
β-amylaza z nieredukcyjnego końca łańcucha odcina maltozę (dwie cząsteczki glukozy). Optimum jej działania to temperatura 62-65°C, w 70°C szybko ulega dezaktywacji. Optymalna wartość pH wynosi 5,4 do 5,6.
Wnioski praktyczne – jeśli prowadzimy długie zacieranie w temperaturze 64-65°C uzyskamy brzeczkę bardzo bogatą w maltozę i bardzo głęboko odfementowującą, dającą piwa wytrawne. Jeśli pominiemy tą przerwę lub zrobimy ją bardzo krótką, a wydłużymy przerwę w 72-75°C, wówczas uzyskamy brzeczkę bogatą w dekstryny o niskim ostatecznym stopniu odfermentowania, dającą piwa pełne, słodowe.
Pomimo tego, że β-amylaza ma optimum temperaturowe 62-65°C, to ze względu na fakt, że temperatura kleikowania może być dla danego zbioru ziarna dość wysoka, warto przerwę maltozową zrobić w nieco wyższej temperaturze, czyli 64-66°C.
Nie musimy trzymać się kurczowo temperatur i czasów przerw. Tak naprawdę możemy bardzo wolno podgrzewać zacier od 64 do 72°C. Możemy też zastosować jedną długą przerwę w granicach 66-70°C. Pamiętajmy tylko, że β-amylaza ulega dezaktywacji w 70°C, a α- amylaza w 80°C, podczas zacierania nie dopuszczajmy więc do przegrzania zacieru powyżej 80°C.
Produkty pośrednie rozkładu skrobi to:
- amylodekstryny – 30-35 reszt glukozowych, z jodem barwią się na niebiesko, nie ulegają fermentacji i mają negatywny wpływ na piwo (zmętnienia, ryzyko infekcji)
- erytrodekstryny – 8-12 reszt glukozowych, z jodem barwią się na czerwono, nie ulegają fermentacji i mają negatywny wpływ na piwo (zmętnienia, ryzyko infekcji)
- achrodekstryny – 4-6 reszt glukozowych, nie dają reakcji barwnej z jodem, trudno ulegają fermentacji i mają pozytywny wpływ na piwo (pełnia, pienistość)
- maltodekstryny – 2-4 reszt glukozowych, nie dają reakcji barwnej z jodem, trudno ulegają fermentacji i mają pozytywny wpływ na piwo (pełnia, pienistość)
Rozkład skrobi kontrolujemy przy pomocy tzw. jodowego wskaźnika skrobi, jest to wodny roztwór jodu i jodku potasu. Kontrola ta nazwana jest próbą jodową, polega na zakropienieniu niewielkiej ilości schodzonego zacieru odczynnikiem. Skrobia i większe dekstryny (patrz powyżej) dają zabarwienie fioletowe do czerwonego, a cukry i mniejsze dekstryny nie dają żadnego zabarwienia, czyli próbka pozostaje żółto brązowa.
W kolejnych wpisach przedstawię pozostałe procesy zachodzące podczas zacierania – przemiany białek, beta-glukanu, kwasów tłuszczowych…, a na koniec trochę o schematach zacierania – dekokcja, infuzja.
Jeśli wpis Ci się podobał to udostępnij innym piwowarom 🙂
Zachęcam też do subskrypcji bloga, będziesz na bieżąco.
