Mikroorganismy v pivovarnictví

Kateřina Lehocká

Bachelor's thesis

Microorganisms in the brewing industry

Abstract:

Proces výroby piva zahrnuje mikrobiální aktivitu v každé jeho fázi, od růstu a sklizně surovin, sladovnictví až po balení výsledného produktu. Hlavním cílem bakalářské práce bylo zpracovat souhrn mikroorganismů účastnících se tohoto procesu a nejčastěji kontaminujících mikroorganismů v pivovarském provozu. Většina mikrobiálních aktivit probíhající během výroby jsou žádoucí, jelikož pivo je výsledkem mikrobiální fermentace, což je řízený proces, při kterém dochází k přeměně cukrů na alkohol, a to za pomocí pivovarských kvasinek. Z nich se při vaření piva používají v podstatě dva hlavní kmeny Saccharomyces cerevisiae (kvasinky spodního kvašení, vhodné pro výrobu piva typu ležák) a Saccharomyces pastorianus (kvasinky svrchního kvašení pro piva typu Ale). V práci jsou také popsány jednotlivé kroky výrobního procesu, při kterých lze škodlivé a potencionálně škodlivé mikroorganismy eliminovat. Mezi tyto kroky patří hvozdění, rmutování a chmelovar (působení vysokých teplot), případně působením hořkých chmelových kyselin. Dále je to hlavní kvašení, kdy alkohol vyprodukovaný kulturními kvasinkami způsobí pokles pH a tím zakonzervování produktu, ležení, filtrace (mechanické odstranění kontaminace), pasterace (tepelná inaktivace mikroorganismů) a jako poslední, ale ne méně důležité skladování hotového piva při nízkých teplotách. Existují mikroorganismy, které jsou schopny tomuto prostředí odolávat, mohou způsobit nežádoucí chuť piva a ovlivňovat tak jeho celkovou kvalitu. Nejvýznamnější z nich jsou bakterie mléčného kvašení (Lactobacillus a Pediococcus), které se mohou vyskytovat v různých fázích výroby a patří především mezi nejčastější kontaminanty hotového piva. Dále enterobakterie kontaminující mladinu, striktně anaerobní bakterie (Pectinatus, Megasphaera) a octové bakterie, tj. Gluconobacter a Acetobacter, které škodí převážně v konečné fázi výroby. Dále byly popsány mikroorganismy, které se v pivu nevyskytují často a nejsou tak považovány za hlavní kontaminanty. Jedná se o skupinu divokých kvasinek a plísní, které mohou růstem na surovinách způsobovat znehodnocení a o skupinu patogenních mikroorganismů jako jsou Salmonellae typhimurium a Staphylococcus aureus. Ty však nemají v pivu možnost pomnožování a odumírají. K zabránění výskytu mikrobiální kontaminace, která může způsobit znehodnocení a stažení výrobků z oběhu patří například zavádění správných výrobních postupů a systémů řízení procesů jako je HACCP a CIP. Proto je každodenním úkolem sladařů a pivovarníků pečlivá kontrola všech zařízení, surovin a všech kroků procesu výroby.

Abstract:

The process of beer production includes microbial activity in each of its phases, from the growth and harvesting of raw materials, malting to the packaging of the final product. The main goal of the bachelor thesis is to introduce the process and provide a summary of the microorganisms participating in this process and the most frequently contaminating microorganisms in the brewing industry. Most of the microbial activities that take place during production are desirable as beer is the result of microbial fermentation. This is a controlled process in which sugars are converted into alcohol using brewer's yeast. The yeast used basically has two main strains that are used in brewing: Saccharomyces cerevisiae (bottom-fermenting yeast, suitable to produce lager-type beer) and Saccharomyces pastorianus (top-fermenting yeast for Ale-type beers). The thesis also describes the individual steps of the production process, in which both harmful and potentially harmful microorganisms can be eliminated. These steps include germination, mashing and hop growing. Hop growing is needed mainly due to the action of high temperatures or the action of bitter hop acids. Furthermore, it is during the main fermentation, where the alcohol produced by cultured yeast causes a decrease in pH and thus product preservation, also starts aging, and filtration (mechanical removal of contamination), pasteurization (thermal inactivation of microorganisms) and finally, the storing of finished beer at low temperatures begins. There are microorganisms that can withstand this environment and can cause an undesirable taste to the beer and affect its overall quality. The most important of these are lactic acid bacteria (Lactobacillus and Pediococcus), which can appear at various stages of production and are among the most common contaminants of finished beer. Furthermore, enterobacteria contaminating wort, strictly anaerobic bacteria (Pectinatus, Megasphaera) and acetic acid bacteria, Gluconobacter and Acetobacter, which are harmful mainly in the final stage of production. Furthermore, microorganisms have been found which do not occur frequently in beer and are thus not considered to be the main microorganisms spoiling beer. It is a group of wild yeasts and fungi that can cause deterioration when grown on raw materials, as well as a group of pathogenic microorganisms such as Salmonellae typhimurium and Staphylococcus aureus. However, they do not have the ability to multiply in beer and so they die. The research will also be supplemented by photographic documentation of selected contaminating bacteria (microscopic features). Regular inspections of beer and operation are needed to ensure a safe product. The microorganisms present in beer can´t be observed with the naked eye or assessed in any sensory way, so it is very important to choose the right method for their determination and identification leading to the elimination of health diseases. The bachelor's thesis describes the microbial control in breweries, possible measures in finding contamination and, finally, systems to prevent contamination in breweries. These systems mainly include HACCP and CIP. The daily task of maltsters and brewers is therefore to carefully control all steps of the production process, equipment and raw materials.

Keywords

chmel, bakterie, kvasinky, spodní kvašení, mikrobiologie

Keywords

hop, bacteria, yeasts, bottom fermentation, microbiology

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Eva Popelářová, Ph.D.
• Reader: Štěpánka Kozáková, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Food Quality and Processing of Agricultural Products