Riflessioni di un homebrewer sulla fermentazione

L'Azoto Amminico Libero (FAN) viene estratto dal malto durante il processo di ammostamento.

L’età e la qualità del malto influiscono sulla quantità di FAN presente nel mosto. 

Il FAN è un importante nutriente e svolge un ruolo essenziale per mantenere vive le cellule del lievito durante la fermentazione.

Durante la fase di ammostamento, l’azoto amminico viene liberato dai cereali utilizzati: la misurazione dei livelli di FAN consente a chi birrifica di decidere se aggiungere o meno nutrienti supplementari al mosto prima della fermentazione.

La determinazione del Free Amino Nitrogen (FAN) nel mosto di birra permette di gestire correttamente la fermentazione alcolica. La carenza di azoto infatti, può provocare il rallentamento o addirittura l’arresto della fermentazione il quale pregiudica gravemente la qualità e le caratteristiche organolettiche della birra. 

La carenza di FAN nel mosto sicuramente influisce nel processo di fermentazione che sarà lento o non completo. Un basso contenuto di FAN nel mosto può determinare anche un livello elevato di diacetile. In sostanza, se nutriamo le cellule di lievito, quest’ultimo cercherà di produrre i propri aminoacidi (valina) che, a loro volta, produrranno ulteriore diacetile. 

L’orzo maltato è in grado di fornire tutta la quantità di FAN necessaria, ma, se un homebrewer utilizza mais, riso, grano o orzo non maltati, miele o zuccheri raffinati, il mosto non potrà avere la quantità di nutrienti necessari per costruire cellule di lievito forti. 

Qualche volta gli estratti vengono stemperati con zucchero di mais, questo procedimento riduce la concentrazione di FAN, così diventa necessario aggiungere nutrienti al mosto.

La misurazione del FAN consente a chi birrifica di ridurre il rischio che elevati livelli di azoto amminico libero possano compromettere il gusto e la stabilità microbiologica della birra. La presenza di una quantità eccessiva di nutrienti fa si che la birra venga infettata da microbi che rovinano la qualità del prodotto finale, con conseguenze disastrose in quanto il risultato non sarà un prodotto di buona qualità.

La Fermentazione è l’inizio della fase fredda del processo di produzione della Birra. Durante la fermentazione il lievito trasforma gli zuccheri “fermentescibili”, prodotti durante l’ammostamento, in alcool (C2H5OH) e come prodotto secondario anidride carbonica (CO2).

La reazione base è la seguente:  

C6H12O6 → 2 C2H5OH (CH3CH2OH) + 2 CO2

      glucosio   >   etanolo    +   anidride carbonica

Carboidrati	% nel mosto	Fermentescibile	Descrizione
Maltosio	44	SI	Disaccaride composto da due unità di glucosio
Maltotriosio	14	SI	Trisaccaride
Saccarosio	4	SI	Disaccaride composto da glucosio e Fruttosio
Monosaccaridi	10	SI	Prevalentemente Glucosio e Fruttosio
Destrine	21	NO	Piccole catene  ramificate
Altri	6	?	La fermentescibilità dipende dal Ceppo di Lievito utilizzato.

Il lievito ha sempre bisogno di avere in quantità adeguate zucchero, azoto, vitamine, fosforo e metalli in tracce: queste necessità possono variare da cotta a cotta, anche quando si utilizzi lo stesso ceppo di lievito.

Ricordiamo che che sia gli aminoacidi nel mosto sia l'integrazione di azoto inorganico influenzano il sapore, che a seconda di quel che è il nostro obiettivo potrà essere un bene o un male. 

La reazione catabolica energicamente più favorevole è la respirazione e l’energia contenuta negli zuccheri semplici e complessi viene utilizzata, durante la respirazione in presenza di ossigeno, liberando CO2 e Acqua.

Nel lievito la presenza di zuccheri semplici in particolare glucosio impedisce, anche in presenza di ossigeno che la respirazione venga attivata (effetto Crabtree).

Il mosto in uscita dopo la fase di bollitura viene raffreddato fino a raggiungere a temperatura di fermentazione, e si inocula il lievito necessario per la fermentazione e ben ossigenato. 

Questo è l’unico momento di tutto il processo di birrificazione dove la presenza dell’ossigeno ha un valore positivo; in tutti i passaggi precedenti e successivi la produzione deve affrontare la sfida di ridurre al minimo il contatto tra la birra e l’ossigeno.

L’ossigeno nella prima fase della fermentazione è importante per lo sviluppo del lievito: normalmente una fermentazione parte con un concentrazione di 5-20 milioni di cellule x millilitro, e durante le prime ore si duplica 2/4 volte. 

Come specificato prima, pur in presenza di ossigeno, la respirazione è si inibita ma le cellule figlie che si formano debbono sintetizzare una nuova parete cellulare, composta da acidi grassi insaturi che hanno bisogno a loro volta di ossigeno per la loro sintesi.

Quindi la fase iniziale è importante per avere un lievito sano e vigoroso per la successiva fermentazione in anaerobiosi.

Oltre agli zuccheri vi sono altri elementi che compongono il mosto e che hanno un’influenza positiva sulla fermentazione: aminoacidi (FAN) necessari per la sintesi delle proteine; acidi grassi possono essere assimilati se la loro sintesi risultasse insufficiente nelle fasi di duplicazione cellulare; ioni: in particolare Calcio e Zinco;

I lieviti selezionati nel corso dei secoli per il processo di fermentazione della birra, sono caratterizzati dalla capacità di rimanere in sospensione nel fermentatore durante tutto il processo (alta fermentazione).

La mancanza di zuccheri fermentescibili innesca il processo di flocculazione: i lieviti a bassa fermentazione tendono a depositarsi sul fondo del fermentatore, mentre quelli ad alta fermentazione tendono a raccogliersi in superficie. 

In ogni caso un buon lievito finito il suo compito lascia il mosto ormai fermentato e trasformato in birra limpida. E importante che i lieviti non flocculino prematuramente per evitare di produrre birre non completamente fermentate, ma allo stesso tempo è importante che al momento opportuno si separino dalla birra. Se i lieviti non riescono a flocculare interamentela birra risulterà torbidae con sapore di lievito.

Il problema per un homebrewer è che non ha la scheda tecnica del malto che utilizzerà per la birra e non potrà accedere alla quantità di FAN ed estratto potenziale che darebbero utili informazioni per il processo di birrificazione.

I FAN sono una misura degli aminoacidi, le frazioni proteiche più piccole, sostanze che devono essere presenti in quantità sufficienti per una crescita sana del lievito e per avere una buona fermentazione. In generi i mosti con solo malto dovrebbero fornire adeguati livelli di FAN ai nostri scopi brassicoli.

Anche il rapporto tra proteine solubili e totali, meglio conosciuto come indice di Kolbach, un valore che cambia molto tra una varietà e l'altra di orzo/malto.

Esempio se voglio fare una birra chiara forte potrei volere usare un malto con rapporto S/T basso (38), mentre se volessi fare una American lager leggere vorrei un malto con valori S/T di 46 o più.

In sostanza maggiore sarà il valore S/T, più alto sarà il livello di modificazione del malto.