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» Lezione birraria # 6 - La fermentazione »

Raffreddato alla temperatura desiderata e opportunamente ossigenato, il mosto viene inviato ai serbatoi di fermentazione dove sarà inoculato con i lieviti. Il processo fermentativo è suddiviso in due fasi: fermentazione primaria e secondaria. Talvolta le due fasi vengono condotte nello stesso serbatoio ma è molto più diffusa la tecnica che prevede il trasferimento della birra in un secondo serbatoio al termine della fermentazione primaria. La fermentazione secondaria coincide con il periodo di maturazione della birra, noto anche col nome tedesco di lagering (letteralmente immagazzinamento) nel caso delle birre di bassa fermentazione (lager). Nel corso della fermentazione primaria la quasi totalità degli zuccheri viene fermentata e si formano molti composti secondari del metabolismo del lievito associati al flavour della birra. A questo punto la gran parte del lievito viene raccolto e separato dal serbatoio. Successivamente il prodotto, chiamato birra verde (perché ancora immatura), è inviato alla fermentazione secondaria nel corso della quale i lieviti ancora presenti termineranno la fermentazione degli zuccheri residui (consentendo la saturazione della birra con CO2 e quindi 'gasandola'); in questa fase, inoltre, molti composti indesiderabili vengono metabolizzati (quindi rimossi) e il gusto della birra si affina, rendendo il prodotto più equilibrato.

La reazione di fermentazione è descritta dalla nota equazione di Gay-Lussac:

C₆H₁₂O₆ (glucosio) -->  2 CH₃CH₂OH (alcol etilico) + 2 CO₂  (anidride carbonica) + energia

I prodotti quantitativamente più rilevanti sono appunto alcol etilico e anidride carbonica, a discapito di glucosio e ossigeno. La fermentazione è una reazione esotermica, cioè libera calore che, se non opportunamente dissipato, determina un aumento della temperatura del mosto nel corso del processo: è necessario dotare I fermentatiori di sistemi di raffreddamente in modo tale da mantenere costante la temperatura del mosto. Il lievito può sopravvivere sia in ambiente aerobico che anaerobico (presenza o assenza di ossigeno); l' ossigeno ha una grande influenza sulla capacità di moltiplicazione del lievito: in condizioni anaerobiche è inferiore di circa trenta volte rispetto a quella che si manifesta in aerobiosi.

Prodotti secondari: dal metabolismo del lievito si ottengono anche i cosiddetti prodotti secondari della fermentazione, rappresentati principalmente da esteri e alcoli superiori, che hanno un ruolo importantissimo nel delineare il profilo aromatico della birra.Gli esteri, responsabili di note descritte come floreali, si formano dalla reazione di esterificazione di acidi grassi con alcol etilico e, in misura minore, con alcoli superiori. La loro formazione avviene durante le fasi tumultuose della fermentazione primaria e la quantità aumenta all'aumentare della durata della fermentazione secondaria. La birra contiene circa 60 diversi esteri dei quali però solo alcuni sono ritenuti importanti per l'aroma. La concentrazione di esteri dipende dal grado Plato originario e dal tipo di fermentazione. È noto in­ fatti che birre ad alta fermentazione contengono circa 40-60 mg/L di esteri contro i 30-50 mg/L delle birre a bassa fermentazione.Anche l'ossigeno gioca un ruolo importante nella formazione di esteri poiché dalla maggiore o minore disponibilità dello stesso dipende la sintesi di acidi grassi coinvolti nella reazione di esterificazione; si ritiene che una ridotta ossigenazione del mosto comporti una minore produzione di esteri.Gli alcoli superiori sono importanti sostanze aromatiche che conferiscono un tono fruttato alla birra, descritto come frutta tropicale, ananas, pera, ecc. Per quanto riguarda il profilo aromatico è ormai noto che non è importante tanto la quantità asso­luta di esteri o alcoli superiori ma piuttosto il rapporto con cui essi sono presenti nel prodotto. Un rapporto al­coli superiori : esteri favorevole all'aroma della birra è pari a 1 : 2,5-3. Composti solforati come l'acido solfidrico (H2S) e i mercaptani sono molto importanti poiché, anche a basse concentrazioni, conferiscono un forte odore descritto come sulfureo, di birra non matura. L'acido solfidrico si origina da amminoacidi contenenti zolfo, inoltre una deficienza di fattori nutrizionali di crescita dei lieviti può provocare un aumento della sua concentrazione nel mosto. Questo composto è molto volatile e viene parzialmente allontanato durante la maturazione della birra. I mercaptani sono tioalcoli il cui odore sulfureo è ancor più dannoso. Si formano in ambiente ridotto e, in presenza di ossigeno, vengono ossidati a disolfuri, meno preoccupanti da un punto di vista aromatico. Nei primi giorni della fermentazione primaria si forma acetaldeide, intermedio della glicolisi, e principale responsabile di un gusto di birra non matura, descritto come erbaceo, di mela verde. La sua concentrazione, nelle birre giovani di circa 30-50 mg/L, decresce durante la fermentazione secondaria a 10-12 mg/L nelle birre finite. La concentrazione di acetaldeide viene incrementata da una rapida fermentazione, dall'aumento di temperatura, da un più consistente inoculo di lievito e da una scarsa aerazione del mosto all'inizio del processo.

 Fermentazione secondaria: la fermentazione secondaria o maturazione della birra avviene, dopo trasferimento, in un altro serbatoio o nello stesso in cui è stata condotta la fermentazione primaria, (in questo caso chiamato unitank). La sua durata è in funzione della tipologia di birra; per le birre lager può andare da poche settimane ad alcuni mesi mentre per le ale i tempi sono molto più brevi. Durante questa fase avvengono tre fenomeni fondamentali che trasfor­mano la birra verde in birra matura:

1. saturazione della birra con anidride carbonica;
2. illimpidimento in seguito a precipitazione di flocculi tanno-proteici;
3. affinamento del gusto e dell'aroma.

1. La produzione di anidride carbonica che permette la saturazione della birra in serbatoi sotto pressione, deriva dall'attività metabolica dei lieviti non allontanati al termine della fermentazione primaria e ancora presenti nella birra verde. La concentrazione in anidride carbonica dipende principalmente dalla temperatura e dalla pressione;  il contenuto nella birra confezionata è di circa 0,5% (5 g/L), mentre, se fosse inferiore allo 0,32%, la birra è considerata "piatta".

2. Durante la fermentazione secondaria il lievito residuo lentamente comincia a sedimentare sul fondo del serbatoio insieme a piccoli flocculi tanno-proteici (trub a freddo); questo fenomeno, che ha un effetto di illimpidimento sulla birra, è tanto maggiore quanto più prolungata è la durata della maturazione. Molto importante inoltre è anche la temperatura che in questa fase deve essere mantenuta tra -1 e 2°C per consentire la sedimentazione di questi flocculi di dimensioni molto ridotte.

3. La maturazione in presenza del lievito inoltre comporta un rilascio da parte delle cellule di amminoacidi, riboflavina, composti organici e inorganici contenenti fosfati; ciò determina un leggero aumento del pH (diminuzione dell' acidità) che influenza la percezione gustativa di alcune sostanze. Al termine della fermentazione secondaria la birra ha perso quelle note aromatiche erbacee e sulfuree che la contraddistinguevano al termine della fermentazione primaria, il gusto e l'aroma di lievito si sono fortemente attenuati conferendo al prodotto mag­gior equilibrio gustativo e un profilo aromatico più bilanciato e armonico.

Al termine della fase di maturazione, grazie alle basse temperature, è avvenuta la precipitazione della quasi totalità dei lieviti e del materiale proteico e polifenolico responsabile di intorbidamenti: la birra ne risulta così più limpida e 'pulita'. Ciò nonostante contiene ancora cellule di lievito sospese, polifenoli e proteine non precipitati che rendono il prodotto opalescente e quindi non perfettamente limpido. Si è raggiunta, inoltre, la maturità organolettica e la saturazione con anidride carbonica, sebbene il contenuto di quest 'ultima possa essere "aggiustato" nelle fasi che precedono il confezionamento.