L'ammostamento nella produzione della birra

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Dr Stefano Buiatti, Docente di Tecnologia della Birra,
  Dipartimento di Scienze degli Alimenti - Università di Udine

L'ammostamento (Mashing):

• Scopo dell'ammostamento è la solubilizzazione, ad opera degli enzimi, degli zuccheri complessi presenti nel malto.
• Tutte le sostanze che passano in soluzione vengono indicate come estratto
• Prima di questa fase solo il 15-25% del malto è solubile. L'ammostamento dovrebbe dare una resa pari a circa il 65-80% del peso del malto.
• La percentuale di estratto non fermentescibile (destrine e proteine) dipende dai tempi e temperature di ammostamento

Gli enzimi:

• Gli enzimi sono molecole proteiche che svolgono il ruolo di catalizzatori biologici in tutte le reazioni biochimiche.
• Un catalizzatore aumenta la velocità di una reazione senza prendervi parte
• Gli enzimi hanno una elevata specificità verso il substrato
• Gli enzimi manifestano la massima attività in corrispondenza di valori ottimali di pH e temperatura

Tempo e attività enzimatica:

• La massima attività enzimatica viene raggiunta tra 62 e 68 °C dopo circa 10-20 min
• Dopo 40-60 min l'attività enzimatica decresce dapprima rapidamente per poi calare più lentamente.
• Un incremento quindi della durata dell'ammostamento porta anche a un incremento della concentrazione delle sostanze estrattive ma tale aumento diventa via via sempre più lento

Effetto della durata dell'ammostamento

sulla resa in estratto e azoto solubile:
(G.H. Palmer, 1989)



% di maltosio (M) e destrine (D)

con diverse combinazioni di pH e temperatura:
(Wheeler, 1993)

Degradazione dell'amido:

• Gelatinizzazione
  rigonfiamento dei granuli di amido in acqua calda. L'amido viene più facilmente attaccato dalle amilasi
• Liquefazione
  riduzione della viscosità dell'amido gelatinizzato ad opera delle alfa-amilasi
• Saccarificazione
  completa degradazione dell'amido a maltosio e destrine ad opera delle amilasi (alfa e beta)

Caratteristiche dell'amido dei principali cereali:

Temperatura di gelatinizzazione:

• Il diametro dei granuli di amido è compreso tra <6 microm a 15-20 microm.
• Sebbene i granuli più piccoli siano da 5 a 10 volte più numerosi i granuli grandi rappresentano più dell'85% dell'amido presente
• I granuli più grandi gelatinizzano a circa 58-62 °C mentre circa 68 °C è la temperatura necessaria per quelli più piccoli (Bamforth, 1998)

Amido dell'orzo e del malto (Kunze, 1996):

Composizione dell'estratto:
I fattori che influenzano la composizione delle sostanze estrattive presenti nel mosto sono:

• temperature in fase di ammostamento
• tempo (durata dell'ammostamento)
• pH del mosto
• concentrazione del mosto

Composizione media di un mosto di birra (G.H. Palmer, 1989)

Zuccheri del mosto (Kunze,1999)

Ruolo delle Glicoproteine:

• Sono polimeri di destrine e proteine a medio e alto peso molecolare
• Vengono considerate come importante fattore nella stabilità della schiuma
• Le temperature considerate più idonee alla loro formazione sono intorno ai 71-72 °C
• Una sosta di 30' a queste temperature è considerata ottimale (glycoprotein rest) (Lusk, 1987; Narziss, 1994; Ishibashi, 1997)

Importanza della densità del mosto (rapporto acqua/farine):

• Normalmente questo rapporto è di circa 2.5-3.0 L/Kg di farine
• Generalmente mosti più densi (basso rapporto acqua/farine) presentano una maggiore efficienza enzimatica, con un effetto più prolungato nel tempo (Noonan, 1986)
• Un mosto più concentrato, grazie alla minore capacità termica del malto rispetto a quella dell'acqua, è più "delicato" nei confronti degli enzimi
• Mosti più concentrati presentano quindi enzimi più resistenti alla inattivazione termica. Ciò è dovuto all'effetto protettivo determinato dalla elevata concentrazione dei colloidi e dei soluti presenti in soluzione

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Calcolo della temperatura di ammostamento:
Per calcolare correttamente questa temperatura bisogna considerare diversi fattori:

• la temperatura desiderata (°C)
• volume dell'acqua aggiunta (L)
• temperatura dell'acqua aggiunta (°C)
• capacità termica dell'acqua (Kilojoules/Kg/°C)
• Quantità di farine (Kg)
• Temperatura delle farine (°C)
• capacità termica delle farine(Kilojoules/Kg/°C)

Come ottenere la temperatura di ammostamento:
Es.: Per ottenere un mosto a 64 °C dopo la miscelazione con le farine, quale deve essere la temperatura dell'acqua aggiunta?

• Volume di acqua 12 L
• Quantità di farine 4 Kg
• Capacita termica acqua (4.2 Kilojoules/Kg/°C)
• Capacita termica farine (2.3 Kilojoules/Kg/°C)

(1) Acqua (°C) + (2) Farine prima (°C) = (3) Acqua (L) + (4) Farine dopo (°C)

(1) (12 Kg) (4.2 KJ/Kg/°C) (X °C) +
(2) (4 Kg) (2.3 KJ/Kg/°C) (29 °C) =
(3) (12 Kg) (4.2 KJ/Kg/°C) (64 °C) +
(4) (4 Kg) (2.3 KJ/Kg/°C) (64 °C)

X = 70.4 °C

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Soste di ammostamento:

• Impasto ("Doughing in")
• Sosta "acida"
• Sosta di peptonizzazione
• Sosta di saccarificazione

Impasto ("Doughing In"):

• Lo scopo è quello di ottenere le condizioni ideali per la solubilizzazione degli enzimi presenti nello strato aleuronico del seme.
• Si evita inoltre che la farina più fine tenda ad impaccarsi grazie ad una regolare idratazione.
• Ha una durata di 15 - 30 min e può risultare utile solo nel caso di malti scuri, poco modificati e/o enzimaticamente deboli.

Sosta "acida":

• Lo scopo è quello di abbassare l'iniziale pH del mosto quando si impiegano acque molto dolci che non provocano una significativa precipitazione dei fosfati di calcio con diminuzione del pH
• L'enzima coinvolto è la fitasi (30-52 °C) che degrada la fitina, sale insolubile in cui gran parte dei fosfati del malto sono legati all'acido fitico
• Oltre all'abbassamento del pH a queste temperature sono attive anche le ?-glucanasi. Viene inoltre liberato il mio-inositolo, vitamina del gruppo B necessaria allo sviluppo del lievito

Sosta di peptonizzazione:

• La degradazione proteica avviene tra 45 e 55 °C ma continua più lentamente anche a temperature maggiori ad opera delle peptidasi e proteasi (o proteinasi)
• A 45 °C si formano prevalentemente prodotti di degradazione a basso peso molecolare (nutrizione dei lieviti)
• A 55 °C si formano prevalentemente prodotti di degradazione ad alto peso molecolare (schiuma, gusto, pienezza della birra, torbidità)

Sosta di saccarificazione
La temperatura

• Lo scopo è la degradazione dell'amido in zuccheri più semplici ad opera delle beta- e alfa-amilasi
• Come noto le beta-amilasi (60-65 °C) formano maltosio mentre le alfa-amilasi (70-75 °C) prevalentemente destrine
  65 °C potrebbe essere considerato il valore di temperatura "soglia" tra un enzima e l'altro.
• Variazioni anche di 2-3 °C per pochi minuti possono modificare in modo sensibile il rapporto maltosio/destrine

Zuccheri e temperatura (Fix, 1997)


Degradazione dell'amido e colorazione allo iodio

(Kunze,1999)

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Tempo

• In funzione del pH del mosto, del rapporto acqua/farine e della temperatura, il tempo richiesto per completare il mashing può andare da 30 a 90 min
• Con temperature, concentrazioni e pH più alti viene favorita l'alfa-amilasi e la conversione dell'amido può essere completata in 30 min
• Temperature più basse, mosti più diluiti e pH più bassi tendono a dare mosti con attenuazione limite più elevata (maggiore attività beta-amilasica) ma con tempi di ammostamento più lunghi

     

pH

• Per le beta-amilasi l'optimum di pH è circa 5.3-5.4 mentre per le alfa-amilasi è di circa 5.6-5.7
• Il pH può essere corretto (abbassato) o trattando l'acqua prima dell'ammostamento o intervenendo direttamente sul mosto.
• La diminuzione del pH può essere ottenuta acidificando (es. con acido lattico, solfato o cloruro di calcio), con sosta "acida", utilizzando del malto acido o malti scuri e colorati che hanno un effetto di acidificazione del mosto

Rapporto acqua/farine

• Un rapporto 4:1 ha un effetto di diluizione sugli enzimi, la conversione dell'amido è rallentata ma il mosto a fine processo è più fermentescibile perchè gli enzimi non sono stati inibiti dalle alte concentrazioni di zuccheri
• Un rapporto di 2.5:1 favorisce la proteolisi e una più rapida conversione dell'amido ma i prodotti della degradazione risultanti sono meno fermentescibili.

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Infusione e decozione:

Ammostamento per infusione
E' il sistema tradizionale e il più semplice; prevede il riscaldamento a una o più temperature di tutta la miscela acqua/farine senza che venga mai raggiunta l'ebollizione.


Ammostamento per decozione (a "tempere")
Prevede l'innalzamento della temperatura della miscela acqua/farine in seguito al riscaldamento di una parte del mosto (1/3, 1/4) che viene portato ad ebollizione e poi riaggiunto alla miscela da cui era stato prelevato; in tal modo la temperatura complessiva aumenta sino al valore desiderato

   

Decozione: perchè ?

• In origine il sistema di ammostamento per decozione era finalizzato ad ottenere il massimo della resa da malti di scarsa qualità o poco modificati. Oggi queste condizioni non sussistono più e la gran parte dei malti oggi disponibili sul mercato sono di buona qualità e ben modificati
• La decozione ha lo scopo di aumentare la temperatura del mosto ma le sue più importanti funzioni sono legate ai fenomeni che avvengono nelle aliquote portate ad ebollizione

   

Decozione: pro...

• L'ebollizione provoca una più intensa e completa gelatinizzazione dell'amido. Ciò consente una maggiore degradazione enzimatica
• La decozione aumenta l'efficienza del processo di ammostamento con un aumento delle rese in estratto
• Succedanei con temperature di gelatinizzazione più elevate possono essere portati ad ebollizione separatamente con una delle tempere
• Durante la cottura vengono prodotte delle melanoidine (effetto positivo sul gusto e aroma)
• Si verifica una coagulazione e precipitazione delle proteine con effetti positivi sulla limpidità della birra
• Si ottiene una più efficace riduzione del DMS

Decozione: ...e contro

• La decozione è un processo che richiede più tempo, una maggiore organizzazione e un maggiore dispendio energetico
• Quando si riaggiunge l'aliquota portata ad ebollizione alla massa del mosto si possono indurre dei fenomeni di tipo ossidativo
• Durante la cottura bisogna fare attenzione per evitare fenomeni di "bruciatura" del mosto
• Il valore di pH va attentamente monitorato ed eventualmente corretto (<5.7) per evitare l'estrazione di tannini dalle scorze del malto

   

Calcolo del volume di decozione:
L'aliquota di mosto che viene prelevata e portata in decozione è circa 1/3 o 1/4 del volume totale
Es. di calcolo: 20 Hl di mosto a 50°C devono essere portati a 65°C. Qual è il volume di mosto da portare in decozione?

• V = (65 - 50) x 20/ (90 - 50)
• V = 15 x 20/40 = 7.5
• L'aliquota di mosto sarà pari a 7.5 Hl

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Sei un grande!

[Schmerz]

che mal di testa diolager...