Ta technologia zrewolucjonizuje produkcję piwa

Jeśli chodzi o piwo, wielu czytelników będzie wiedziało, jak wspaniałym produktem może być bursztynowy nektar i dlaczego siły postępu naukowego powinny koncentrować się na jego ciągłym doskonaleniu.

Z biegiem lat nastąpił wiele postępów w naszym zrozumieniu biochemii fermentacji. Ale podstawowy proces warzenia piwa nie zmienił się od setek, jeśli nie tysięcy lat. Najwyraźniej wstrząsające przełomy w nauce browarnictwa są bardzo nieliczne.

Dlatego tak ważna jest praca Lorenzo Albanese z Instytutu Biometeorologii we Florencji we Włoszech i kilku kumpli. Te oddane osoby wymyśliły zupełnie nowy proces warzenia piwa, który radykalnie zmienia chemię, inżynierię i ślad środowiskowy procesu, który wytwarza niebiański napar.

Więc co oni zrobili? Sekretnym sosem w ich nowej metodzie jest kawitacja, tworzenie małych pęcherzyków pary w cieczy i ich późniejsze zapadanie się. Odbywa się to zwykle poprzez zmniejszenie ciśnienia w cieczy, aby zagotowała się, a następnie ponowne zwiększenie, aby para uległa skropleniu.

Kawitacja może być wywołana przez obracający się wirnik, który wytwarza niskie ciśnienia na szybko poruszających się końcówkach. Rzeczywiście, kawitacja jest często niepożądanym produktem ubocznym działania śrub okrętowych i okrętów podwodnych, nie tylko dlatego, że ślad bąbelków i wytwarzany przez nie hałas mogą zdradzić pozycję okrętu podwodnego.

Kawitacja to niezwykły proces. Gwałtowne zapadanie się jednego z tych maleńkich bąbelków może wytworzyć temperaturę ponad 1000 kelwinów i ciśnienie około 5000 razy większe niż ciśnienie atmosferyczne. Warunki te radykalnie zmieniają środowisko fizyczne i chemiczne w wodzie. Albanese i kumple przeprowadzili szeroko zakrojone eksperymenty, aby dowiedzieć się, jak wpływa to na proces warzenia piwa.

Proces ten obejmuje podstawowe składniki słodu, chmielu, drożdży i wody i zawsze był stosunkowo prosty. Odbywa się w czterech krokach. Pierwszym z nich jest stworzenie słodkiego płynu zwanego brzeczki, w którym skrobia ze słodu jęczmiennego jest przekształcana w prostsze cukry, które są fermentowalne.

W drugim etapie brzeczka jest odsączana, a słodowany jęczmień myty w celu wyekstrahowania jak największej ilości cukrów ulegających fermentacji, w procesie znanym jako sparring.

Brzeczka jest następnie gotowana przez około godzinę, aby usunąć wodę i skoncentrować cukry. Gotowanie zabija również wszelkie enzymy zaangażowane w przekształcanie skrobi w cukier i odparowuje lotne chemikalia, które mogą zepsuć mieszankę, zwłaszcza nieprzyjemny w smaku siarczek dimetylu. Dodanie chmielu na tym etapie nadaje mieszance charakterystyczny smak.

Na koniec mieszanina jest schładzana i dodawane są drożdże, aby rozpocząć proces fermentacji, który zwykle trwa kilka dni. Przekształca to cukry w alkohol, tworząc piwo, które następnie można butelkować.

Oczywiście diabeł tkwi w szczegółach. Jęczmień słodowany musi być wcześniej zmielony, aby zwiększyć jego powierzchnię. Brzeczka musi być utrzymywana w określonej temperaturze — zwykle między 50 a 78 ° C — aby pomóc enzymom rozkładać skrobię.

W połączeniu z gotowaniem jest to proces energochłonny. Do wyprodukowania 100 litrów piwa potrzeba około 32 kilowatogodzin. (Dla porównania, telewizor o mocy 100 watów włączony przez 10 godzin zużywa jedną kilowatogodzinę.)

Jak więc kawitacja to wszystko zmienia? Aby się tego dowiedzieć, Albanese i spółka zbudowali zupełnie nowy rodzaj zakładu browarniczego, który wytwarza kawitację w brzeczce. Następnie przeprowadzili szereg eksperymentów związanych z produkcją piwa w różnych warunkach, aby zbadać potencjalne zalety i wady, jakie wprowadza kawitacja.

Wyniki stanowią ciekawą lekturę. Pierwszą zaletą jest to, że kawitacja powoduje rozdrobnienie jęczmienia słodowego, co eliminuje konieczność wcześniejszego mielenia. Mielenie słodu na sucho staje się nieistotne w przypadku nowej instalacji, ponieważ słód jest sproszkowany przez procesy kawitacyjne do rozmiaru poniżej 100 µm w ciągu kilku minut, na przykład Albanese i spółka. Zwiększa to również biodegradowalność zużytego słodu, który jest produktem odpadowym procesu warzenia piwa.

Kawitacja zwiększa również szybkość, z jaką skrobia przechodzi ze sproszkowanego jęczmienia słodowego do brzeczki. Proces ten jest tak wydajny, że pod koniec procesu w słodzie pozostaje niewiele, jeśli w ogóle, skrobi.

Ma to znaczące implikacje. Oznacza to, że proces naparzania — płukania słodu w celu usunięcia uwięzionego cukru i skrobi — staje się całkowicie niepotrzebny.

Dzięki wydajniejszemu uwalnianiu skrobi, przemiana skrobi w cukry prostsze może zachodzić w niższych temperaturach. Zdaniem zespołu temperatura aktywacji enzymów mających na celu przekształcenie skrobi w cukry proste i aminokwasy spada o około 35 °C, skracając czas potrzebny do scukrzania.

Kawitacja pomaga również poprawić wydajność procesów chemicznych, które zwykle zachodzą podczas konwencjonalnego gotowania brzeczki i mieszanki chmielowej. Kawitacja powoduje szybkie odgazowanie nieprzyjemnych lotnych gazów, denaturację enzymów w brzeczce i łatwe mieszanie się aromatów chmielowych. To sprawia, że ​​gotowanie jest całkowicie niepotrzebne. Rzeczywiście, cały ten proces może przebiegać w temperaturze około 78°C, powiedzmy Albańczycy i spółka.

Wszystko to przekłada się na znaczne oszczędności energii. Zespół twierdzi, że nowy proces warzenia zużył zaledwie 24 kilowatogodziny na 100 litrów, około 30 procent mniej niż eksperyment kontrolny, który również przeprowadzili. I to zanim zoptymalizują proces, aby zapobiec niepotrzebnemu rozpraszaniu ciepła.

Jedyną rzeczą, której zespół nie bierze pod uwagę, jest jednak koszt sprzętu niezbędnego do tworzenia kawitacji i związanej z tym konserwacji. Kawitacja jest powszechnie szkodliwa. Wytwarzane przez nią ciśnienia i temperatury niszczą najtwardszą stal. Nie jest jasne, w jaki sposób wpłynęłoby to na koszty, ale z pewnością należy to jakoś uwzględnić.

Oczywiście ostatecznym testem jest sam produkt. W serii testów ten odważny zespół twierdzi, że powstałe piwo jest tak samo dobre, jak konwencjonalnie produkowane piwo. To coś, co będzie musiało być niezależnie zweryfikowane przez bezinteresowne osoby, które chcą odłożyć na bok własne interesy w imię nauki.

Jeśli obiektywni obserwatorzy zgadzają się, że powstałe piwo jest dobre, wygląda na to, że kawitacja będzie miała duży wpływ na przemysł piwowarski. Rzeczywiście, może się okazać, że jest to jedna z największych zmian w technologii warzenia piwa od dziesięcioleci, jeśli nie stuleci.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1609.06629 : Nowatorski proces warzenia piwa dzięki kontrolowanej kawitacji hydrodynamicznej

ukryć