La fermentazione della birra è un processo chiave nella preparazione della bevanda cult realizzata con il malto. Le varie tipologie in cui si distingue la birra hanno a che vedere anche con le caratteristiche di questo processo, oltre che con i tipi di lieviti impiegati, i tempi, le temperature e le modalità di lavorazione.
La fermentazione della birra, dunque, è un passaggio fondamentale per caratterizzare la bevanda prodotta con il malto. Viene considerata il cuore del brewing e si compone di differenti stadi. Il momento in cui il mosto si trasforma è propriamente quello della fermentazione alcolica della birra. È un processo chimico in cui le cellule di lievito metabolizzano gli zuccheri trasformandoli in alcol etilico ed anidride carbonica. I tempi variano da 3 a 7 giorni.
Il Processo di Fermentazione Alcolica
La fermentazione alcolica è un processo biologico naturale che avviene spontaneamente in natura come nei frutti o nei fiori. Questo processo trasforma molecole di base come lo zucchero in altre molecole come l'etanolo, conosciuto anche come alcol. Tutto inizia con due protagonisti: il lievito, un microorganismo incredibile, e lo zucchero, una molecola magica.
Il lievito, principalmente la specie Saccharomyces cerevisiae, si nutre degli zuccheri presenti in ingredienti come l'uva per il vino o il malto per la birra. Durante la fermentazione, il lievito converte gli zuccheri in alcol etilico e anidride carbonica. Il processo può variare leggermente a seconda del tipo di bevanda che si desidera produrre.
Ma cosa accade esattamente a livello chimico durante la fermentazione alcolica? Innanzitutto, il lievito assorbe gli zuccheri semplici, come il glucosio e il fruttosio, dalla miscela di fermentazione. Questi zuccheri vengono poi decomposti attraverso la via glicolitica, un percorso metabolico che converte il glucosio in piruvato, rilasciando energia sotto forma di ATP, la moneta energetica delle cellule, e riducenti, principalmente NADH.
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Il piruvato prodotto dalla glicolisi è poi convertito in acetaldeide e infine in etanolo attraverso una serie di reazioni enzimatiche. Questa parte del processo è cruciale: senza la rigenerazione del NAD+, la glicolisi si fermerebbe e con essa la vita del lievito.
È importante sottolineare che la fermentazione alcolica è un processo anaerobico, il che significa che avviene in assenza di ossigeno. Questo è diverso dalla respirazione cellulare, che utilizza l'ossigeno per decomporre completamente il glucosio in acqua e anidride carbonica, producendo molto più ATP.
La fermentazione alcolica è un processo biochimico che si verifica in alcuni organismi, come i lieviti, in cui i carboidrati vengono convertiti in alcol etilico, anidride carbonica e calore. Coinvolge una serie di reazioni enzimatiche complesse che convertono i carboidrati, come il glucosio, il fruttosio o il malto, in alcol etilico (etanolo) e anidride carbonica come prodotti principali.
Il processo di fermentazione alcolica avviene in più fasi. La prima fase è la glicolisi, in cui il glucosio viene convertito in due molecole di piruvato. La seconda fase è la fermentazione del piruvato. Il piruvato prodotto durante la glicolisi viene convertito in alcol etilico e anidride carbonica. Questa reazione è catalizzata dall’enzima piruvato decarbossilasi, che rimuove una molecola di anidride carbonica dal piruvato, generando l’acetaledeide.
La fermentazione alcolica può avvenire in diversi ambienti, come nel mosto di uva per la produzione del vino o nel mosto di cereali per la produzione della birra. I lieviti utilizzati nella fermentazione alcolica sono in grado di metabolizzare i carboidrati presenti nel substrato utilizzandoli come fonte di energia. Nella produzione del vino, la fermentazione alcolica si verifica dopo la pigiatura delle uve e l’estrazione del mosto. I lieviti presenti naturalmente sulla buccia dell’uva o quelli aggiunti come coltura iniziale fermentano i zuccheri presenti nel mosto in alcol etilico e anidride carbonica. Nella produzione della birra, la fermentazione alcolica avviene dopo il processo di maltozione e bollitura dell’orzo. L’orzo maltato viene macinato e mescolato con acqua calda per attivare l’enzima amilasi, che trasforma l’amido dell’orzo in zuccheri fermentabili. Questi zuccheri vengono quindi fermentati dai lieviti aggiunti alla miscela per produrre alcol etilico e anidride carbonica.
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La durata della fermentazione alcolica può variare a seconda del tipo di bevanda e delle condizioni di fermentazione. La fermentazione alcolica è un processo fondamentale nella produzione di bevande alcoliche, poiché trasforma i carboidrati in alcol etilico, generando una varietà di aromi e sapori unici.
Tipologie di Fermentazione nella Birra
La fermentazione della birra può avvenire anche impiegando lieviti e temperature differenti. Esistono principalmente due tipologie di fermentazione:
- Alta fermentazione: si parla di birra ad alta fermentazione quando per realizzarla sono aggiunti lieviti della famiglia "Saccharomyces cerevisiae", ovvero dell’universalmente noto lievito di birra. Questo lievito opera a temperature comprese fra i 12 e i 23 gradi centigradi e riesce a concludere il processo di maturazione in circa due settimane. Fanno parte di questa classificazione le birre inglesi Ale, le trappiste, le irlandesi Stout e le britanniche Indian Pale Ale (Ipa).
- Bassa fermentazione: il processo ha luogo aggiungendo, al mosto, lieviti della famiglia "Saccharomyces pastorianus". Questi ultimi agiscono a temperature comprese fra i 7 e i 9 gradi centigradi e richiedono almeno 5 o 6 settimane di tempo per la completa maturazione. Conclusa la fermentazione, i resti dei lieviti si depositano sul fondo: ecco perché quella così ottenuta si definisce birra a bassa fermentazione. Qualche esempio? Le ambrate Marzen tipiche di Monaco di Baviera, le non filtrate tedesche Zwickel e le boeme Pils.
La fermentazione determina la prima grande differenza tra i diversi tipi di birra. Ancora prima degli stili, infatti, le birre si diversificano in base al tipo di fermentazione. Avremo quindi le birre a fermentazione indotta e le birre a fermentazione spontanea. A loro volta le birre a fermentazione indotta si suddividono in birre ad alta fermentazione e birre a bassa fermentazione.
Per le birre ad alta fermentazione, dette anche Ale, si impiegano lieviti della famiglia dei Saccharomyces cerevisiae comunemente detto “lievito di birra”. Questo lievito lavora bene a temperature tra i 12 e i 23°C. Il processo di fermentazione è più rapido a temperature più alte, solitamente quattro o cinque giorni. Una volta esaurito il loro lavoro, il residuo dei lieviti verso l’alto , sotto l’effetto dell’anidride carbonica, e galleggia sulla superficie. Da questo origina il termine di “alta” fermentazione. Le birre ad alta fermentazione comprendono molti stili, tra i qual Stout, Porter, Barley wine, Oud bruin oltre a tutte quelle birre che riportano nel loro nome la dicitura “Ale” come le IPA, APA, Brown Ale, Cream Ale, Wheat Ale, Belgian Ale.
Per le birre a bassa fermentazione si utilizzano lieviti della famiglia dei Saccharomyces uvarum, pastorianum o carlbergensis, come il Weihenstephan o il Czech pils. Questi lieviti richiedono temperature di lavorazione piuttosto basse, tra i 7 e i 9 °C. La fermentazione a bassa temperatura è più lenta ed il processo si compie in sette-dieci giorni. Questi lieviti, una volta terminata la loro azione, si depositano sul fondo, da cui la “bassa” fermentazione. Gli stili di birra a bassa fermentazione vengono detti Lager e rispetto a quelli Ale tendono ad essere più puliti e neutri e a rispecchiare più fedelmente le caratteristiche del luppolo o del malto utilizzati nel mosto. Tra le birre a bassa fermentazione rientrano molti stili, tra cui le Bock e le loro derivazioni (Doppelbock, Maibock etc.) le Dunkel, le Pilsner, le Kellerbier e molte altre.
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I Lieviti: Protagonisti della Fermentazione
I lieviti sono un gruppo di microrganismi unicellulari appartenenti al regno dei funghi, che giocano un ruolo cruciale in diversi processi biologici, in particolare nella fermentazione. Sono classificati principalmente nel phylum degli Ascomycota, anche se alcune specie appartengono ai Basidiomycota.
Il ruolo più noto del lievito è nella fermentazione alcolica. Saccharomyces cerevisiae, ad esempio, è il lievito più utilizzato per la produzione di alcol in quanto converte gli zuccheri in etanolo e anidride carbonica. Questo processo avviene in assenza di ossigeno (anaerobico) ed è vitale per la produzione di birra, vino e altri alcolici.
Esploriamo ora i vari tipi di lieviti che giocano ruoli cruciali nelle diverse tradizioni di fermentazione nel mondo delle bevande e oltre. Iniziamo con i lieviti più famosi nella produzione di alcol. Come abbiamo visto, Saccharomyces cerevisiae è il protagonista nella produzione di vino, birra e pane. Saccharomyces pastorianus è un altro ceppo vitale, specificamente selezionato per la produzione di birre lager. Questo lievito lavora bene a temperature più fredde, il che lo rende ideale per il profilo pulito e rinfrescante delle lager.
Passando ai lieviti meno noti, ma non meno importanti, Brettanomyces è un genere che offre un profilo aromatico distintivo, spesso cercato dagli appassionati di birre artigianali belghe e vini naturali per il suo carattere unico. Anche Kloeckera e Hanseniaspora, sebbene non siano efficienti produttori di alcol come i lieviti del genere Saccharomyces, apportano complessità aromatica durante le prime fasi di fermentazione del vino, prima che S. Cerevisiae prenda il sopravvento.
Non tutti i lieviti sono produttori di alcol. Alcuni giocano un ruolo essenziale nella produzione di alimenti fermentati che non contengono alcol. Per esempio, Saccharomyces boulardii è un lievito probiotico che trova impiego in prodotti per la salute intestinale come integratori e alcuni tipi di kefir.
Questi microrganismi straordinari dimostrano la vasta gamma di possibilità offerte dalla fermentazione. Ogni lievito ha le sue specificità che possono trasformare radicalmente i sapori e le texture degli alimenti e delle bevande. La fermentazione è un ponte tra scienza e tradizione, un processo che abbiamo affinato nel corso dei secoli per esaltare e conservare gli alimenti.
Nelle fabbriche di birra, vengono utilizzati due tipi principali di lievito, ciascuno corrispondente a una delle due grandi famiglie della birra, le birre ad alta fermentazione (“ ale ” ) e le birre a bassa fermentazione (“ lager ”). Saccharomyces pastorianus è la prima scelta per la birra “ ale ”. Questo ceppo rilascia relativamente pochi esteri, il risultato è una birra leggera e dissetante come la “ pils ”. Saccharomyces cerevisiae è il lievito per eccellenza della birra “ lager ”.
Durante la vinificazione, il lievito trasforma gli zuccheri (glucosio e fruttosio) del succo d’uva in etanolo. Il ceppo utilizzato di solito è Saccharomyces cerevisiae. Hai letto bene, lo stesso lievito è usato per fare il pane e produrre birra e alcolici! Quello che in genere si ignora, è il fatto che i lieviti producono dei composti aromatici in grado di influire sul gusto del vino. Nutrendosi, i lieviti producono effettivamente dell’alcol, ma rilasciano anche aromi di fermentazione : aromi floreali (rosa ad esempio) e fruttati (pesca o banana, tra gli altri).
Il lievito può attivare la fermentazione di altri prodotti non alcolici provenienti da ogni angolo del pianeta : cioccolato, cacao e caffè, varie bevande come il kefir, bibite gassate, limonate, ma anche l’aceto. Proprietà fermentanti sfruttate anche dall’industria farmaceutica e dei biocarburanti.
Fasi della Fermentazione
La fermentazione si divide solitamente in tre stadi: primaria, secondaria e condizionamento (o lagering).
- Il primo stadio della fermentazione inizia quando il lievito viene aggiunto al mosto, già raffreddato e aerato. La riproduzione dei lieviti inizia per via aerobica, utilizzando l’ossigeno disciolto nel mosto,con formazione di steroli, composti vitali per l’espansione della coltura. In seguito la fermentazione passa alla fase anaerobica in cui la maggior parte degli zuccheri del mosto sono trasformati in etanolo e CO2.
- Per fermentazione secondaria si intende quella che si svolge dopo che la maggior parte degli zuccheri del mosto sono stati convertiti e durante la quale l’azione dei lieviti consiste nel trasformare alcuni metaboliti secondari. La fermentazione inizia a bloccarsi e i lieviti esausti a flocculare o a depositarsi a causa dell’aumento del contenuto alcolico e dell’esaurimento di zuccheri e nutrienti. Durante la fermentazione secondaria avviene la il riassorbimento e la riduzione del diacetile da parte dei lieviti. Il diacetile è un sottoprodotto della fermentazione alcolica dal caratteristico odore “burroso”, che in alcuni casi come le Ale e le Stout viene ricercato, sulle Pilsner è ammesso a bassi livelli, mentre sulle Lager è considerato un difetto.
- Al raggiungimento della densità finale il serbatoio viene raffreddato fino a temperatura ambiente e durante questa fase finale di condizionamento il lievito continua a flocculare e depositarsi e “condiziona” la birra riducendo vari composti aromatici indesiderati. I tempi per il condizionamento non sono omogenei tra i vari stili di birra e dipendono da diversi fattori. Questi possono includere il livello di alcool, il tipo di malto utilizzato e la temperatura alla quale si svolge il condizionamenti.
In alcuni casi, come per le birre Trappiste, le bières d’Abbaye e le Weiss, si effettua un’ulteriore rifermentazione in bottiglia. Questo significa che terminata la fermentazione primaria e prima dell’imbottigliamento, vengono aggiunti altri lieviti che possono essere dello stesso ceppo utilizzato nella prima fermentazione o di ceppo diverso, per arricchirne l’aroma.
Conclusa le fermentazione, le birre Lager iniziano il processo che dà loro il nome: la lagerizzazione (lagering). La birra viene portata a bassa temperatura (pochi gradi sopra lo zero) per un periodo che può durare fino a 3 mesi, anche se la maggior parte dei birrifici per ragioni commerciali tende ad abbreviarlo il più possibile. Durante la conservazione a freddo può verificarsi o meno la fermentazione secondaria. Se non è prevista la fermentazione secondaria, si applicherà comunque una breve fase calda (fino a 16,5°C) come pausa diacetilica (vedi sopra). Oggi, il lagering raramente dura più di un mese e 21 giorni sono un periodo abbastanza standard.
Affinamento e Maturazione
L’affinamento o maturazione in bottiglia avviene dopo la conclusione della fermentazione. Le birre da invecchiamento vengono imbottigliate e conservate a temperatura di cantina per un periodo che va dai 6 mesi ai 6 anni. Il tempo necessario per imbottigliare una birra non è specifico; dipende da quando il birraio sente che la birra è pronta. La birra dovrebbe trovarsi a temperatura piuttosto bassa (10-15°C) e al riparo dalla luce.
Gli stili di birra adatti all’affinamento in bottiglia includono molti di quelli adatti all’affinamento in massa (prima dell’imbottigliamento). Le Barley wine, le Imperial stouts, le grandi birre belghe e le birre acide (sour beers e Lambic) sono gli stili più adatti, ma qualsiasi birra con focus sul malto o il lievito, con una grande quantità di alcool (o, nel caso delle birre acide, di acidi) andrà bene per l’invecchiamento in bottiglia.
Tabella Riepilogativa dei Lieviti e delle Birre
| Tipo di Lievito | Temperatura di Fermentazione | Tipo di Birra | Caratteristiche |
|---|---|---|---|
| Saccharomyces cerevisiae | 12-23°C | Ale (Alta Fermentazione) | Processo rapido, residuo di lievito galleggia in superficie. |
| Saccharomyces pastorianus | 7-9°C | Lager (Bassa Fermentazione) | Processo lento, residuo di lievito si deposita sul fondo. |
| Brettanomyces | Variabile | Birre Artigianali Belghe, Vini Naturali | Profilo aromatico distintivo. |
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