Fermentacja brzeczki

Fermentacja jest najważniejszym etapem przy produkcji piwa - dobór odpowiedniego szczepu drożdży, zadanie właściwej ilości, natlenienie, odpowiednie warunki fermentacji są kluczową sprawa przy otrzymaniu wybitnego piwa.

Po gotowaniu chłodzimy piwo do temperatury zadania drożdży. W zasadzie możemy zadawać drożdże w każdej temperaturze która ich nie zabije (poniżej 30*), ale najlepsze efekty uzyskamy, jeżeli przed zadaniem drożdży schłodzimy brzeczkę do temperatury fermentacji, a nawet 1-2 stopnie niżej, żeby skompensować skok temperatury po rozpoczęciu fermentacji.

Obliczenie ilości drożdży do zadania

Ilość drożdży jakie zadajemy powinna być obliczona w zależności od ilości brzeczki, jej ekstraktu i temperatury fermentacji (lager czy ale)

Ogólna reguła to: 1 milion komórek drożdżowych / 1 ml brzeczki / 1 Blg ekstraktu

przy czym pierwszy parametr waha się w pewnym zakresie od 0.5 mln do 2 mln - dla lagerów więcej, dla ale mniej.

Drożdże suche, rehydratacja

Drożdże suche są bardzo wygodne w zastosowaniu i dość tanie. Zwykle zawierają dużą ilość komórek drożdżowych, w dobrym stanie (~20 mld/gram) i nie wymagają robienia startera. Niestety większość piwowarów zgadza się, że dają gorsze efekty smakowe niż drożdże płynne (choć to jest dyskusyjne, produkty takie jak S04, US05, Danstar Notthingam sa bardzo chwalone), a na pewno występują w dużo uboższej palecie szczepów.

Przed użyciem zaleca się rehydratację drożdży - rozpuszczenie ich w przegotowanej i wystudzonej poniżej 30*C wodzie, przynajmnniej na 20 min. Ma to na celu przywrócenie drożdży do życia i umożliwienie im kontrolowanie tego, co przepuszczają przez swoje błony komórkowe. Jeżeli wrzucimy je do brzeczki bez rehydratacji, przez ich wysuszone błony przenikają także substancje szkodliwe dla drożdży i duża ich część zginie (nawet 50%). Jednak producenci drożdży przewidują taką sytuację i zapewniają spory zapas komórek w saszetce, zatem dla przeciętnego piwa możemy etap rehydratacji pominąć, szczególnie jeżeli nie jesteśmy pewni sterylności swoich procedur. Do rehydratacji nie należy używać wody destylowanej - ciśnienie osmotyczne może rozrywać komórki drożdży.

Ze względu na stosunkowo znaczne zanieczyszczenie mikrobiologiczne drożdży suchych, jak też spore ryzyko mutacji nie zaleca się robienia starterów dla drożdży suchych, ani też ponownego użycia ich gęstwy. Aczkolwiek, z uwagi na stałe ulepszanie jakości produktów te zastrzeżenia tracą na znaczeniu.

Napowietrzenie brzeczki

Przed zadaniem drożdży (lub bezpośrednio po zadaniu) musimy brzeczkę napowietrzyć, aby dostarczyć drożdżom odpowiednią ilość tlenu potrzebnego do rozmnażania. Jest to jedyny moment w całym procesie produkcji piwa, kiedy napowietrzamy brzeczkę (choć niektóre źródła twierdzą, że można brzeczkę napowietrzać wielokrotnie, do momentu aż fermetacja nie przekroczy początkowych 30%). Każdy szczep drożdży ma inne wymaganie, ale zwykle wystarcza 8 ppm tlenu w brzeczce (dla lagerów lepiej by było trochę więcej - 10 ppm).

W praktyce domowej stosujemy metody napowietrzania ręczne, pompkę akwaryjną, lub tlen.

Metody ręczne to: nalewanie z pewnej wysokości przy dekantacji (rozchlapywanie), mieszanie w fermentorze łyżką cedzakową, przelewanie kilkukrotne z fermentora do fermentora, i wreszcie kołysanie zamkniętym fermentorem. Ta ostatnia metoda daje najlepsze i najszybsze rezultaty i jest godna polecenia. Należy kołysać fermentorem przez 5 minut, dla ułatwienia można pod fermentor podłożyć np. piłkę. Trzeba pamiętać o dezynfekcji pokrywki!

Pompka akwaryjna jest eleganckim sposobem, ale wymaga inwestycji w sprzęt i jej efektywność wcale nie jest wyższa od metod ręcznych (szczególnie kołysania).

Użycie tlenu jest jedyną metodą na prawidłowe natlenienie niektórych piw (przy pomocy powietrza nie da się uzyskać lepszego natlenienia niż 8 ppm, a w piwach mocnych jeszcze mniej). Wadą tlenu jest koszt inwestycji (choć nie jest tak bardzo wysoki, butla kosztuje ok. 200 zł, można poradzić sobie bez reduktora - wystarczy przewiercony korek od wina, wężyk i kamień napowietrzający), konieczność zachowania BHP - tlen jest bardzo palny, czasem wręcz wybuchowy (np. jeżeli stosujemy reduktor musi on być dopuszczony do kontaktu z tlenem!) i możliwość nadmiernego natlenienia brzeczki. Natleniamy przy pomocy kamienia akwaryjnego, 1-3 minuty niewielkiego przepływu. Kamień akwaryjny szybko się zużywa i łatwo infekuje, należy go wymieniać co kilka napowietrzeń; idałem jest nowy kamień dla każdej warki.

Temperatura fermentacji

Każde drożdże mają swój ulubiony zakres temperatur, podany przez producenta (a zwykle można go jeszcze przekroczyć o parę stopni w każda stronę). Te same drożdże w różnych temperaturach dadzą znacznie różniące się pomiędzy soba piwa. Np. drożdże górnej fermetacji w temperaturach poniżej 20* (16-18*) dadzą produkt czystszy, z mniejszą ilością estrów i fenoli, w 20-21* dadzą rozsądny profil estrowo-owocowy, w 24-25* dadzą sporo fenoli, gumy balonowej, palącego alkoholu. Oczywiście naprawdę uzyskane smaki zależą od szczepu drożdży.

Fermentacja postępuje w sposób nieliniowy, przyjmuje się, że 80% cukrów jest przerobione przez początkowe 20% czasu fermentacji, dlatego najważniejsze jest aby pilnować temperatury przez te pierwsze godziny i dni, kiedy drożdże namnażają się i fermentacja jest bardzo burzliwa. Można nawet zadać drożdże ze 2* poniżej planowanej temperatury fermentacji, żeby skompensować nagły skok temperatury gdy burzliwa fermentacja się zacznie. Im bliżej końca, tym mniej jest to istotne, ale lepiej, żeby temperatura rosła niż malała. Niektórzy nawet zalecają lekkie (2-3*C) podniesienie temperatury fermentacji na koniec, aby wzmóc aktywność drożdży i pozwolić im przerobić resztki pofermentacyjne (diacetyl, aldehyd).

Zmniejszanie się temperatury w procesie fermentacji zachęca to drożdże do przedwczesnego porzucenia pracy i osiadania. Szczególnie groźny jest nagły spadek temperatury - powyżej 5*C na dobę, ale można to zjawisko wykorzystać do przyspiesznia klarowania się piwa, gdy jesteśmy pewni, ze fermentacja jest już ukończona.

Przy fermentacji lagerów niektórzy stosują tzw. przerwę diacetylową - na koniec fermentacji, ale gdy drożdże są jescze aktywne, podnosi się temperaturę ~5*C, czasem i więcej jak jeden lub parę dni. Jak wskazuje nazwa, służy to głównie do przerobienia resztek diacetylu

Przy fermentacji lagerów czasem stosuje się zadawanie drożdży w temperaturze pokojowej, i powolne obniżenie temperatury do temperatur lagerowych. Jest to akceptowalne, szczególnie, gdy nie mamy wystarczającej ilości drożdzy do zadania, ale większośc autorów zgadza się, że daje to gorszy profil smakowy piwa.

Z kolei przy fermentacji piw estrowych np. belgijskich czasem stosuje się znaczne podwyższanie temperatury w trakcie fermentacji, np. od 20 do 27*C (~1 stopień na dzień) lub od 12* do 17-18*C dla weizenów.

Kontrola temperatury fermentacji

Jeżeli nie mamy pomieszczenia o stabilnej temperaturze (np. 20*C dla ale czy 10*C dla lagerów), możemy wpłynąć na temperaturę fermentora lekko go podgrzewając lub chłodząc. Mamy do tego następujące środki:

Do podgrzewania używa się pas grzewczy; można go zastąpić czymś tańszym np. kablem do podgrzewania terrarium, kocem elektrycznym czy też po prostu zamykamy fermentor w niewielkim pomieszczeniu do którego wstawiamy grzejnik

Chłodzenie jest dużo trudniejsze, mamy do dyspozycji:

Środki "chałupnicze" typu owinięcie fermentora mokrym ręcznikiem, wstawienie do pudła z butelkami z zamarzniętą wodą

Lodówka lub zamrażarka - zamrażarka zapewni nam niższe temperatury, ale w lodówce nie będziemy mieli tylu problemów z wilgocią i zalodzeniem. Gdy używamy urządzeń chłodniczych najlepiej jet zakupić kontroler temperatury (np. akwariowy RT-2CO), sondę z termometrem wkładamy wtedy do fermentora (można też przyczepić ją do ścianki fermentora i zaizolować np. folią bąbelkową), a wstczkę lodówki włączamy do gniazdka kontrolera, dzięki temu będzie on włączał chłodzenie wtedy gdy trzeba.

Przebieg fermentacji

W trakcie fermentacji mozna zaobserwować następujące fazy:

- aklimatyzacja drożdzy do nowego środowiska (lag)

- faza rozmnażania drożdży

- faza niskich krążków - gdy zaczyna się pojawiać na piwie piana

- faza wysokich krążków - wysokość piany osiąga maksimum

- faza opadających krążków - zanika proces fermentacji, piana opada, drożdże opadają na dno, lub czasem w przypadku górnej fermentacji unoszą się na powierzchni w postaci zbitego kożuszka.

W praktyce browarniczej często fermentacje dzieli się na dwie: fermentację burzliwą - do momentu opadnięcia piany, ok. 5-10 dni po której dekantujemy piwo do innego zbiornika, pozostawiają na dnie osady i większość drożdży, i fermentację cichą (ok. 2 tygodni) w czasie której piwo jeszcze nieco dofermentowuje i klaruje się.

Dekantacja i fermentacja cicha nie jest obowiązkowa, można całą fermentację przeprowadzić w jednym fermentorze, trwa ona wtedy 2-4 tygodnie.

W przypadku lagerów po zakończeniu fermentacji jest jeszcze faza lagerowania w temperaturze możliwie bliskiej 0*C. W jej trakcie drożdże już w zasadzie nie pracują, piwo klaruje się i "układają się" smaki.

Fermentacja najpierw przebiega szybko i burzliwie, ok 80% cukrów jest przrobione przez początkowe 20% czasu fermentacji, potem fermentacja znacznie zwalnia. Może się zdażyć, że fermentacja zakończy się praktycznie w 1-2 dni, szczególnie w słabych piwach.

Przy końcu fermentacja znacznie zwalnia, dlatego po zakończeniu widocznej aktywności dobrze jest dać piwu jeszcze parę dni na przerobienie ostatnich cukrów i, co ważniejsze pozostałości po fermentacji jak diacetyl czy aldehyd.