Quali sono le fonti di ioni di ferro nella birra?
Le principali fonti di ioni di ferro nella birra sono le materie prime (malto, acqua di produzione, ecc.) e gli ioni di ferro presenti nelle attrezzature di produzione.
Materie prime e ausiliarie
- Malto: 3~7 mg/kg
- Riso: 2~6 mg/kg
- Luppolo: 0,4~1 mg/kg
- Acqua di birra: <0,2 (mg/L)
- Diatomite: 30~70 mg/kg
Dissoluzione degli ioni di ferro
Nel processo di produzione della birra, quando il liquore entra in contatto con vari contenitori metallici, i tubi o gli imballaggi si corrodono o si sfregano, permettendo agli ioni di ferro di dissolversi nella birra.
Durante il processo di fermentazione, a causa di una fermentazione anomala, di un numero algebrico troppo alto di lieviti utilizzati o di un ritardo nello scarico dei lieviti, il lievito si autolisi, ovvero permette agli ioni di ferro presenti nella parete cellulare e nel citoplasma del lievito di dissolversi nella birra.
La natura degli ioni di ferro nel processo di produzione della birra
Gli ioni di ferro hanno proprietà diverse nelle varie fasi del processo di birrificazione.
A seguire, presenteremo le diverse proprietà degli ioni di ferro nel processo di produzione della birra.
Proprietà redox
Gli ioni di ferro hanno forme di ioni divalenti e trivalenti e il principale elemento presente nella birra sono gli ioni di ferro divalenti.
Durante il processo di produzione della birra, l’elemento di ferro nel contenitore metallico può subire una reazione di ossidazione e perdere due atomi per diventare ioni di ferro divalente.
Gli ioni di ferro divalente e i polifenoli presenti nel mosto subiscono una reazione di ossidoriduzione, che può accelerare la polimerizzazione ossidativa dei polifenoli dopo la bollitura ad alta temperatura.
Proprietà catalitiche
Gli ioni di ferro possono essere utilizzati come coenzimi o gruppi prostetici di alcuni enzimi per catalizzare le corrispondenti reazioni biochimiche e partecipare al metabolismo di zuccheri, proteine, grassi e altre sostanze.
Ad esempio, gli ioni di ferro servono come base attiva della catalasi per promuovere il progresso delle reazioni biochimiche.
Gli ioni di ferro possono anche essere utilizzati come promotori della struttura delle proteine enzimatiche per mantenere la proteina enzimatica in una determinata struttura, accettare facilmente il substrato e accelerare la decomposizione del substrato.
Forma un complesso
Nella birra, per qualsiasi tipo di ione metallico esiste un equilibrio, ovvero la proporzione dello ione nello stato libero o complesso.
Questo dipende principalmente dall’affinità dei diversi agenti complessanti con gli ioni metallici e dalla difficoltà di raggiungere lo stato complesso.
Durante l’ammostatura e la fermentazione, gli ioni di ferro si complessano con enzimi, aminoacidi, acido fitico, melanoidi e altre sostanze, riducendo la concentrazione di ioni di ferro nel vino.
Tuttavia, l’effetto di ossidazione del ferro allo stato ionico non è elevato e quando esiste come complesso, il suo effetto di ossidazione sarà notevolmente potenziato, favorendo la formazione di radicali liberi dell’ossigeno.
La maggior parte del ferro presente nella birra è sotto forma di complessi e i suoi effetti nocivi sono più gravi di quelli degli ioni di rame.
Il ruolo e i danni degli ioni di ferro nella produzione di birra
Gli ioni di ferro hanno un effetto positivo nella produzione della birra, ma possono anche causare alcuni danni alla qualità della birra.
Una quantità adeguata di ioni di ferro svolge un ruolo importante nell’attività enzimatica, nella crescita del lievito, nella velocità di fermentazione e nella riduzione del diacetile.
Tuttavia, un eccesso di ioni di ferro provoca torbidità, metallicità, scurimento del colore della birra e altri fattori sfavorevoli.
Il ruolo e i danni degli ioni di ferro nel processo di ammostamento
Nel processo di ammostamento, la decomposizione delle sostanze macromolecolari (come amido, proteine, ecc.) dipende principalmente dall’azione degli enzimi, ma l’azione degli ioni metallici sugli enzimi è relativa.
In determinate circostanze, uno ione può essere un attivatore, mentre in altri casi diventa un inibitore.
Una quantità adeguata di ioni ferro è un attivatore della β-glucanasi, che è utile per migliorare la decomposizione del β-glucano e rendere il mosto più facile da filtrare.
Tuttavia, l’attività degli ioni di ferro sull’α-amilasi e sulla β-amilasi rallenta la decomposizione delle sostanze amidacee.
Quando il contenuto di ioni di ferro supera i 0,2 mg/l, inibisce anche l’attività di altri enzimi.
Il ruolo e il danno nel processo di bollitura
Durante il processo di bollitura, gli ioni di ferro possono combinarsi con i composti isomerici del luppolo (come gli iso-α-acidi) per formare nuclei di cristalli che favoriscono la formazione di schiuma.
Questo riduce l’utilizzo del luppolo e l’amaro della birra e, allo stesso tempo, provoca la formazione di schiuma nella birra finita.
Inoltre, gli ioni di ferro possono anche combinarsi con le proteine formando complessi che favoriscono la precipitazione delle proteine.
Il ruolo e i danni degli ioni di ferro nella fermentazione della birra
Impatto sulla qualità della birra finita
Se il contenuto di ioni di ferro nel vino finito è troppo elevato, subirà una reazione di ossido-riduzione con l’ossigeno, che peggiorerà la stabilità non materiale della birra, favorirà la torbidità ossidativa della birra e formerà la torbidità della ferritina.
Quando il contenuto di ferro nella birra è superiore a 0,3 mg/L, la birra appare metallica e gli ioni di ferro partecipano all’ossidazione producendo aldeidi che danneggiano il sapore della birra.
Controllo del contenuto di ioni di ferro nel processo di produzione della birra
Nel processo di produzione della birra, una traccia di ioni di ferro può soddisfare le esigenze di crescita e riproduzione del lievito.
Pertanto, è necessario controllare il contenuto di ioni di ferro nella birra per evitare che gli ioni di ferro influenzino il sapore della birra finita e migliorarne la qualità.
Controlla il contenuto di ioni di ferro delle materie prime e dell'acqua
È meglio utilizzare materie prime e ausiliarie di alta qualità per ridurre il contenuto di ioni di ferro nel mosto.
L’acqua di produzione della birra e l’acqua di pulizia CIP devono essere trattate con l’elettrodialisi e l’osmosi inversa per rimuovere gli ioni di ferro che sono sfavorevoli alla produzione di birra.
Quando si produce birra chiara, il contenuto di ioni di ferro dell’acqua ideale per la produzione di birra è di 0,1 mg/L o meno.
Aumenta correttamente il valore del pH del mosto
Aumentando adeguatamente il valore del pH del mosto, gli amminoacidi diventeranno negativi e le proprietà di carica degli ioni di ferro si invertiranno.
Inoltre, questo può anche migliorare la complessazione tra gli amminoacidi e gli ioni di ferro e gli ioni di ferro possono precipitare durante l’ebollizione del mosto, riducendo il contenuto di ioni di ferro nel mosto.
Usa un lievito buono e forte
Usa un lievito buono e forte durante la fermentazione e cerca di non utilizzare lieviti con un numero algebrico troppo alto.
Inoltre, il lievito che si è depositato nella birra deve essere scaricato in tempo e il liquido di fermentazione deve essere controllato entro un numero ragionevole di giorni, in modo che il lievito si autolisi, per evitare che gli ioni di ferro presenti nella parete cellulare e nel citoplasma del lievito si dissolvano nella birra, causando un cattivo sapore della birra.
Usa un coadiuvante di filtraggio a base di diatomee con meno ferro
Cerca di utilizzare una terra di diatomee con un minor contenuto di ferro come coadiuvante del filtro e il suo contenuto deve essere controllato al di sotto dei 50 mg/kg.
Allo stesso tempo, è necessario evitare una circolazione prolungata del filtro durante il processo di filtrazione per ridurre la riduzione degli ioni di ferro nella birra.
Inoltre, aumentare il volume di diatomee filtranti per tonnellata di vino (o ridurre la quantità di diatomee) è anche il modo più efficace per ridurre la concentrazione di ioni di ferro nella birra.
Usa contenitori e tubi in acciaio inossidabile resistenti alla corrosione
Nel processo di produzione della birra, è meglio utilizzare contenitori e tubi in acciaio inox di alta qualità resistenti agli acidi.
Se utilizzi attrezzature in acciaio al carbonio, devi adottare misure anticorrosione per evitare che gli ioni di ferro si dissolvano nella birra.
Inoltre, nei contenitori a diretto contatto con la birra, come i serbatoi di fermentazione e i serbatoi luminosi, è necessario applicare uno strato di vernice specifica per la birra sulla parete interna e controllare regolarmente se il rivestimento si sta staccando.
Se il rivestimento si stacca, deve essere riparato in tempo.
I raccordi delle tubature delle attrezzature per la produzione di birra non devono utilizzare tubi in acciaio al carbonio o in ferro, ma è consigliabile utilizzare raccordi in acciaio inossidabile.
Il serbatoio dell’acqua per lo stoccaggio dell’acqua calda deve controllare regolarmente il contenuto di ioni di ferro per evitare che superi lo standard.
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