Пивоварството е технология за производство на бира чрез ферментация, която се използва в пивоварната промишленост, в домашното и занаятчийското производство на бира.
История на пивоварството Бирата е една от първите специално приготвяни напитки в историята и вероятно се появява в средата на 10 хилядолетие пр.н.е., когато започва отглеждането на зърнени култури, а първите писмени свидетелства са от следващото хилядолетие в Древен Египет и Месопотамия. Първите преки химически свидетелства за наличие на бира датират от средата на 4 хилядолетие пр.н.е. и са открити при разкопките на Годин тепе в Иран. Някои археолози дори търсят връзка между появата на бирата и самата възможност за възникване на цивилизация.
Тъй като почти всеки материал, съдържащ въглехидрати, главно захар или нишесте, може да премине през естествен процес на ферментация, вероятно напитки, подобни на бирата, са приготвяни от много култури по целия свят. Ранните шумерски текстове съдържат препратки към бирата, а химнът, посветен на шумерската богиня Нинкаси, служи едновременно за молитва и като метод за запомняне на рецептата за производство на бира, която по този начин предавана от поколение на поколение. През 6 хилядолетие пр.н.е. в Китай се произвежда оризова бира. В табличките от Ебла, писани в средата на 3 хилядолетие пр.н.е. в Сирия, се изброяват различни видове бира, произвеждани в града, включително един, който носи неговото име. През 3 хилядолетие пр.н.е. бирата вече е широко разпространена и в Европа.
Ранните видове бира, макар и да се произвеждат по сходен начин, силно се различават по своите качества от масовите съвременни бири. Често те съдържат различни добавки, като плодове, мед, подправки и дори билки с наркотично действие. Хмелът, основен компонент на съвременната бира, започва да се използва сравнително късно, като е споменат за пръв път в Европа от един каролингски абат около 822 година и отново от Хилдегард от Бинген през 1067 година. Хмелът става все по-популярен и през 1516 година в Бавария е приет закон, според който бирата може да съдържа само вода, хмел и ечемичен малц.
Традиционно бирата се произвежда главно в домашни условия. През 7 век в Европа някои манастири започват да произвеждат бира с цел продажба, а по-късно и в градовете се появяват специализирани занаятчии-пивовари. През 19 век Индустриалната революция променя изцяло производството на бира, като занаятчийските методи за изоставени, а домашното производство почти изчезва до края на века. Използването на хидрометрите и термометрите също променя пивоварната технология, давайки възможност за по-добър контрол върху процеса и за по-устойчиви резултати. Изчезването на домашното пивоварство до голяма степен това се дължи и на данъчното облагане и задължителните регулации в сектора. Известно облекчаване на законовите изисквания, например във Великобритания през 1963, Австралия през 1972 и Съединените щати през 1979 година, дава възможност домашното пивоварство да се възроди като популярно хоби.
Днес производството на бира е важен клон на промишлеността в световен мащаб, включващ няколко големи международни компании и хиляди по-малки производители, от бирарии, сервиращи собствена продукция, до предприятия с регионално значение. През 2006 година производството на бира в света е над 133 милиарда литра на стойност 284,5 милиарда долара.
Изходни суровини Основните съставки, от които се произвежда бирата, са вода, източник на нишесте (обикновено ечемичен малц), което да се преобразува в етилов алкохол, пивни дрожди, които осъществяват ферментацията, и овкусители (обикновено хмел).
Вода
В количествено отношение основният компонент на бирата е водата. Минералите, разтворени в питейната вода, варират значително в различните региони, което в миналото е довело до тяхното специализиране в производството на определени видове бира. Така твърдата вода в Дъблин е подходяща за приготвянето на стаут, като Гинес, а меката вода в Пилзен - на светъл лагер, като Пилзнер Урквел.
Малц
Малцът като източник на нишесте дава изходния материал за ферментацията и играе ключова роля за силата и вкуса на бирата. Най-често използваният източник на нишесте е зърненият малц. Той се приготвя, като зърното се потапя във вода, докато започне да покълва, след което се изсушава в пещ. Така подготвения малц съдържа ензими, които по време на производствения процес преобразуват нишестето в годни за ферментация захари. Различното време и температура на сушене могат да доведат до различен цвят на малца при еднакво изходно зърно. С по-тъмния малц се произвеждат по-тъмни бири.
Почти всички съвременни бири използват като основен източник на нишесте малц, приготвен от ечемик. Причина за това е неговите влакнести люспи, която играе важна роля не само при промиването на майшувания малц, но е и богат източник на амилаза, храносмилателен ензим, който улеснява преобразуването на нишестето в захари. В по-редки случаи се използват и други видове малцовани или немалцовани зърнени култури, като пшеница, ориз, овес и ръж, много рядко царевица, сорго, просо, маниока или агаве. В последните години соргото се използва за производството на бира, предназначена за хора, които не могат да консумират глутен.
При някои бири се използва смес от различни източници на нишесте. Обикновено ечемиченият малц е основната съставка, а към него се добавя по-малко количество по-евтини компоненти, като царевица, ориз или дори захар.
Хмел
Днес в почти всички бири се влага известно количество хмел, което е и основното стопанско приложение на това растение.
Хмелът притежава няколко важни за бирата свойства. Той придава на напитката горчивина, която балансира сладостта на малца, както и цветни, цитрусови и билкови аромати и вкусове. Хмелът има и антибиотичен ефект, който благоприятства развитието на пивните дрожди за сметка на останалите микроорганизми. При готовата бира той удължава времето, през което се задържа пяната, а с киселинността си действа като консервант.
Преди налагането на хмела като основен овкусител на бирата, което протича между 13 и 16 век, за тази цел се използват други растения, като самобайка или пелин, както и по-сложни съчетания от билки и плодове. И в наши дни някои специални бири (Сахти)продължават да използват овкусители, различни от хмел.
Пивни дрожди
Пивните дрожди са микроорганизми, най-често гъби, които извършват ферментацията на бирата. Те метаболизират захарите, получени от нишестето, и отделят етилов алкохол и въглероден диоксид, като по този начин преобразуват пивната мъст в бира. Освен основната си роля във ферментацията, дрождите оказват влияние и върху свойствата на самата бира. Двата най-широко използвани вида дрожди са Saccharomyces cerevisiae, при които ферментацията протича на повърхността на пивната мъст, и Saccharomyces carlsbergensis и Saccharomyces uvarum, при които ферментацията протича на дъното на ферментационния съд. Примери за по-рядко използвани видове дрожди са Brettanomyces bruxellensis, участващи във ферментацията на белгийския ламбик, и Torulaspora delbrueckii, с помощта на които ферментира баварската вайс бира.
В миналото бирата е ферментирала с помощта на свободно срещащи се в природата диви дрожди. В наши дни повечето дрожди са специално култивирани за тази цел , с изключение на дивите Brettanomyces bruxellensis, които участват при ферментацията на бирите ламбик.
Производствен процес
Основата на пивоварния процес е преобразуването на нишестето от изходния материал в захарен разтвор, наричан пивна мъст, който от своя страна се превръща в алкохолната напитка бира чрез ферментация, извършвана от пивните дрожди.
Приемане, съхранение и пречистване на малца При снабдяването на пивоварната с малц се цели осигуряване на необходимото количество качествена суровина. Самото окачествяване се извършва чрез лабораторен анализ. Зареждането на силозите, както и тяхното разтоварване се осъществява чрез различни системи от механични или пневматични транспортьори. Чистотата на малца е важно условие за нормалното протичане на процесите, поради това непосредствено преди преработката му, малцът се пречиства от прах и други случайно попаднали частички. Във всички случаи се прилага пресяване и аспирация.
Смилане на малца Смилането на малца е една от най-важните операции в началния етап на производството на пиво, като посредством това малките частици малц много по-лесно се разграждат до захари, аминокиселини и други вещества. Предварително пречистения и претеглен малц се смила в специални малцови мелници. Тъй като люспите на малца не претърпяват промени в хода на производството, то най-добре е те да запазят максимално целостта си. Това обикновено се постига или чрез разделното смилане на люспите и ендосперма, или чрез предварителното омокряне на малца. Това важи за най-масовите конструкции на филтрационните апарати. При използването на т.нар. майш-филтри, нещата са по-различни – при тях целта е да се получи максимално фино смилане на малца.
Смесване на малца с вода Смесването на малца с вода, води до формирането на т.нар. малцова каша. Водата осигурява възможност за действие на ензимите, както и условия някои вещества да преминат в разтворима форма.
Майшуване Майшуването е един от най-важните и един от най-сложните процеси при производството на пиво. Самият процес представлява поддържането на определени температури на малцовата каша за определено време – т.нар. температурни паузи. Разградените вещества преминават в разтворима форма и формират екстракта на пивната мъст. Ензимните системи, извършващи тези процеси могат да действат най-добре само при оптимални за тях условия – температура, рН и други. Този важен технологичен процес се провежда в смесително-озахарителни апарати, даващи възможност за загряване и непрекъснато разбъркване на малцовата каша. Тези апарати са част от т.нар. варилна инсталация.
Филтрация на малцовата каша След приключване на майшуването, малцовата каша се прехвърля във филтрационен апарат за провеждането на следващия технологичен етап – филтрацията на малцовата каша. Целта на този етап е да се отдели течността от малцовите трици. Течността представлява комбинация от вода и екстрактни вещества, получени при майшуването и се нарича пивна мъст. Непосредствено от нея впоследствие се получава пивото. Процесът се извършва във филтрационни апарати, които използват естествено образувалия се слой от малцови трици. Когато се използват майш-филтри обаче, там слоя от трици е много тънък, а приложеното налягане допълнително определя нуждата от много фино смилане на малца. По този начин и добивът на екстракт е малко по-добър.
Промиване на малцовите трици При самата филтрация първата партида пивна мъст се нарича още сладка пивна мъст. Това е така, тъй като в нея е най-висока концентрацията на захари. След отделянето на сладката пивна мъст, триците остават почти сухи, но в тях все още се съдържат екстрактни вещества. Необходимо е те също да бъдат извлечени до определена степен. Това става с използването на няколко порции чиста вода.
Варене на пивната мъст с хмел