Existem várias formas de as fábricas de cerveja obterem levedura inoculada. Podem comprar a levedura diretamente, comprar levedura pura ou cultivar e expandir a levedura pura por si próprias.
Entre as cervejarias com as quais a Tiantai tem trabalhado, a maioria das grandes cervejarias tende a preservar e expandir a levedura pura. Em contrapartida, as pequenas cervejeiras artesanais compram frequentemente levedura diretamente aos fornecedores. Algumas empresas mais pequenas podem comprar levedura pura a um "banco de levedura" e depois expandi-la para garantir uma qualidade de cerveja consistente. Estas abordagens variadas realçam a diversidade e flexibilidade das cervejeiras nas suas estratégias de aquisição de levedura.
Cultivo de leveduras puras
A levedura, como microrganismo facultativo, pode metabolizar e reproduzir-se tanto em ambientes aeróbicos como anaeróbicos. A reprodução da levedura de cerveja ocorre em quatro fases: a fase lag, a fase de crescimento exponencial, a fase estável e a fase de decaimento.
Fase Lag: Durante esta fase inicial, a reprodução das leveduras está praticamente estagnada.
Fase de crescimento exponencial: Este é o período mais ativo, em que o número de células de levedura cresce rapidamente a uma taxa exponencial surpreendente.
Fase estável: O crescimento abranda devido à acumulação de produtos de fermentação, mas o número de células viáveis atinge o seu pico durante este período.
Fase de decomposição: Os nutrientes são esgotados, os metabolitos acumulam-se e a taxa de morte celular aumenta.
A fase de crescimento exponencial é crítica para o sucesso do cultivo, necessitando de um controlo preciso de várias condições, incluindo nutrição, fornecimento de oxigénio, concentração de células e temperatura. A introdução contínua de ar esterilizado é particularmente importante; a insuficiência de oxigénio força a levedura a sofrer fermentação anaeróbica, resultando na produção de CO₂ e álcool. Isto, por sua vez, afecta negativamente o número de células viáveis e impede a reprodução eficiente da levedura.
A tecnologia de separação e cultivo da levedura de cerveja tem como objetivo obter levedura unicelular robusta e de alta qualidade a partir da cultura original através de métodos de separação específicos, satisfazendo assim as necessidades de produção através do cultivo alargado. Este processo é um elo fundamental na produção industrial.
Os métodos de separação habitualmente utilizados nas fábricas de cerveja incluem o método de separação por placas e o método de separação por traços. O método de cultura de separação de placas, também conhecido como método de separação por diluição, é simples e fácil de executar, tornando-o especialmente adequado para operações no local em fábricas de cerveja. Por outro lado, o método de cultura de separação por estrias é normalmente utilizado para separar e purificar estirpes existentes durante a produção.
Expansão do laboratório
A base da produção de cerveja depende da utilização de leveduras puras e vigorosas. Estas leveduras são normalmente obtidas a partir de estirpes puras conservadas pela fábrica de cerveja. Após um cuidadoso processo de expansão e cultivo, a levedura é cultivada até atingir a quantidade necessária para a produção. A pureza da levedura de cerveja é crucial, uma vez que tem um impacto significativo no processo de fermentação e na qualidade do produto final. Por conseguinte, cada fábrica de cerveja deve valorizar e conservar corretamente as leveduras puras que satisfazem as suas necessidades de produção para garantir que a cerveja mantém o seu estilo único e a sua elevada qualidade.
O processo de expansão e de cultura da levedura de cerveja segue uma abordagem sistemática e científica, que inclui as seguintes etapas: tubo de ensaio inclinado (estirpe original) → frasco Fuchs ou cultura em tubo de ensaio → frasco Pasteur ou cultura em frasco triangular → cultura em frasco Karlsruhe → cultura em frasco Hansen → tanque de cultura de expansão da levedura → tanque de propagação da levedura → tanque de fermentação. Ao cultivar leveduras no laboratório, as seguintes diretrizes técnicas devem ser respeitadas para uma cultura bem sucedida:
I. Todo o equipamento de cultura deve ser cuidadosamente limpo e esterilizado por calor seco.
II. O meio de cultura consiste em mosto com adição de lúpulo. Após aquecimento, ebulição, clarificação de proteínas e esterilização intermitente a vapor, deve ser mantido quente durante 2-3 dias e só pode ser utilizado depois de se confirmar que está livre de contaminação.
III. O fator de diluição para cada cultura de expansão deve ser mantido num máximo de 10 vezes.
IV. Após cada transplante e inoculação, o desenvolvimento das células de levedura deve ser examinado ao microscópio.
V. medida que a fase de cultura avança, a temperatura deve ser gradualmente reduzida para melhor se adaptar às condições de fermentação no local.
VI. Em cada fase da cultura de expansão, devem ser efectuadas culturas paralelas, tais como 4-5 culturas em tubo de ensaio, 2-3 culturas em frasco de Pasteur e 2 culturas em frasco de Karlsruhe, para identificar a melhor estirpe de levedura para expansão posterior.
Expansão da oficina
Após a conclusão da fase de cultura em tanque Karl Fischer, a levedura entra na instalação de produção para cultura de expansão. O método de expansão e propagação da levedura pode ser ajustado de forma flexível com base nas condições específicas da fábrica de produção de cerveja. As fábricas de cerveja estão normalmente equipadas com equipamento de cultura em tanque Hansen, que oferece vantagens significativas. Este equipamento permite a utilização contínua da mesma estirpe de levedura para várias culturas de expansão sem necessidade de mudar a estirpe, exceto quando a levedura precisa de ser substituída devido a factores como o declínio natural ou a contaminação.
O processo de expansão oficinal da levedura de cerveja pode geralmente ser dividido em dois modos: aberto e fechado. Cada modo tem as suas próprias caraterísticas e cenários aplicáveis. As fábricas de produção de cerveja podem selecionar o método de expansão mais adequado com base nos seus processos e condições de produção para garantir que a levedura é propagada em condições óptimas, proporcionando uma base de fermentação estável e de alta qualidade para a produção de cerveja.
Princípios da cultura de expansão de leveduras
I. Seleção de estirpes: O primeiro requisito para a cultura de expansão de leveduras é a seleção de culturas de arranque unicelulares de elevada qualidade. As estirpes devem ser submetidas a avaliações rigorosas das suas caraterísticas fisiológicas e do seu desempenho produtivo, de modo a garantir que não há contaminação ou variação durante o processo de expansão. Após cada etapa de expansão, é essencial verificar cuidadosamente o líquido residual para detetar quaisquer sinais de contaminação ou variação.
II. Controlo da temperatura da cultura: Para maximizar a proliferação da levedura, a temperatura óptima nas fases iniciais da cultura é fixada em 25°C. À medida que a escala de cultura aumenta, a temperatura deve ser gradualmente reduzida para acomodar a fermentação a baixa temperatura. No entanto, cada redução deve ser moderada para evitar a inibição da atividade da levedura. À medida que a temperatura diminui, o tempo de cultura deve ser alargado de acordo com a taxa de diluição.
III. Otimização do tempo de cultura: Para encurtar o período de estagnação do crescimento da levedura e reduzir o tempo total de cultura, é aconselhável transplantar a levedura durante a fase de crescimento logarítmico. Durante esta fase, a taxa de brotamento da levedura é a mais elevada e a taxa de mortalidade é a mais baixa, permitindo uma rápida proliferação após o transplante.
IV. Estratégia de ventilação e fornecimento de oxigénio: Existe algum debate sobre a utilização de ventilação contínua ou intermitente. Nas fases iniciais, com um elevado teor de glucose no meio de cultura, a ventilação intermitente pode ser mais eficaz. À medida que o cultivo aumenta, particularmente quando se encontra no local de produção, é crucial gerir adequadamente a ventilação e o fornecimento de oxigénio, assegurando que, após cada adição de mosto, o teor de oxigénio no mosto fermentado é mantido a 8-10 mg/L.
V . Fornecimento de nutrientes: Um meio de cultura rico em nutrientes e de alta qualidade é essencial para o cultivo de leveduras. Durante a fase de laboratório, recomenda-se a utilização de malte de alta qualidade com um elevado teor de azoto α-amino, sem materiais auxiliares, e devidamente processado e esterilizado. Na cultura de expansão no local de produção, deve ser utilizado mosto de produção, assegurando que o teor de azoto α-amino se mantém acima de 200 mg/L.
VI. Consideração do múltiplo de expansão: O múltiplo de expansão deve ser ajustado de forma flexível com base nas condições reais. Na fase de laboratório, condições superiores permitem um múltiplo de expansão mais elevado. No entanto, durante a cultura de expansão após o tanque Hansen, onde as temperaturas são mais baixas e o tempo de duplicação da levedura é mais longo, é preferível um múltiplo de expansão de cerca de 1:5.
VII. Garantia de esterilidade do mosto: Durante a cultura de expansão do local de produção, o mosto frio é normalmente utilizado. No entanto, este é suscetível de ser contaminado durante o transporte. Por conseguinte, devem ser adoptadas medidas eficazes para manter a esterilidade do mosto.
O sistema de expansão da levedura aumenta gradualmente a levedura pura armazenada na cervejaria para a quantidade necessária para a produção, permitindo que as cervejarias alcancem uma produção independente de levedura. Este processo garante a pureza e a qualidade da levedura, estabilizando assim a qualidade do sabor da cerveja. O sistema engloba a cultura e a separação em laboratório e, após o cultivo e a expansão nos frascos de Karlsruhe e Hansen, a levedura é armazenada para utilização futura antes de ser colocada nos tanques de fermentação da cerveja. Este sistema é particularmente adequado para cervejarias de grande escala com uma equipa profissional de produção de cerveja e equipamento completo.
