Questa tecnologia sta per rivoluzionare la produzione di birra

Quando si parla di birra, molti lettori sapranno quale magnifico prodotto può essere il nettare d'ambra e perché le forze del progresso scientifico dovrebbero concentrarsi sul suo costante miglioramento.

Nel corso degli anni, ci sono stati molti progressi nella nostra comprensione della biochimica della fermentazione. Ma il processo di produzione della birra di base non è cambiato da centinaia, se non migliaia, di anni. Chiaramente, le scoperte sconvolgenti nella scienza della birra sono poche e lontane tra loro.

Ecco perché il lavoro di Lorenzo Albanese all'Istituto di Biometeorologia di Firenze, in Italia, e di alcuni amici, è così significativo. Questi individui devoti hanno inventato un processo di produzione della birra completamente nuovo che cambia drasticamente la chimica, l'ingegneria e l'impronta ambientale del processo che produce la birra celeste.

Allora cosa hanno fatto? La salsa segreta nel loro nuovo metodo è la cavitazione, la formazione di piccole bolle di vapore all'interno di un liquido e il loro successivo collasso. Questo di solito viene fatto riducendo la pressione all'interno di un liquido in modo che bolle e quindi aumentandola di nuovo in modo che il vapore si condensi.

La cavitazione può essere prodotta da una girante rotante che genera basse pressioni alle sue punte in rapido movimento. In effetti, la cavitazione è spesso un sottoprodotto indesiderato delle eliche di navi e sottomarini, anche perché la scia di bolle e il rumore che fa possono rivelare la posizione di un sottomarino.

La cavitazione è un processo straordinario. Il rapido collasso di una di queste minuscole bolle può creare temperature di oltre 1.000 Kelvin e produrre pressioni circa 5.000 volte superiori alla pressione atmosferica. Queste condizioni cambiano drasticamente l'ambiente fisico e chimico nell'acqua. Albanese e amici hanno condotto ampi esperimenti per scoprire come questo influenzi il processo di produzione della birra.

Questo processo coinvolge gli ingredienti di base di malto, luppolo, lievito e acqua ed è sempre stato relativamente semplice. Si svolge in quattro fasi. Il primo consiste nel creare un liquido zuccherino chiamato mosto in cui l'amido dell'orzo maltato viene convertito in zuccheri più semplici fermentabili.

Nella seconda fase, il mosto viene scolato e l'orzo maltato lavato per estrarre quanto più zuccheri fermentabili possibile, un processo noto come sparging.

Il mosto viene quindi fatto bollire per un'ora circa per rimuovere l'acqua e concentrare gli zuccheri. L'ebollizione uccide anche tutti gli enzimi coinvolti nella conversione dell'amido in zucchero e fa evaporare le sostanze chimiche volatili che possono rovinare la miscela, in particolare il dimetilsolfuro dal sapore sgradevole. L'aggiunta del luppolo in questa fase conferisce alla miscela i suoi sapori caratteristici.

Infine, la miscela viene raffreddata e viene aggiunto il lievito per avviare il processo di fermentazione, che in genere richiede diversi giorni. Questo converte gli zuccheri in alcol, creando la birra, che può poi essere imbottigliata.

Naturalmente, il diavolo è nei dettagli. Il malto d'orzo deve essere preventivamente macinato per aumentarne la superficie. Il mosto deve essere mantenuto a una certa temperatura, di solito compresa tra 50 e 78 °C, per aiutare gli enzimi a scomporre l'amido.

Combinato con l'ebollizione, questo è un processo ad alta intensità energetica. Occorrono circa 32 kilowattora per fare 100 litri di birra. (Per fare un confronto, un televisore con una potenza nominale di 100 watt lasciato acceso per 10 ore utilizza un singolo kilowattora.)

Quindi, come fa la cavitazione a cambiare tutto questo? Per scoprirlo, Albanese e colleghi hanno costruito un tipo completamente nuovo di impianto di produzione della birra che produce cavitazione all'interno del mosto. Hanno quindi condotto una serie di esperimenti di produzione della birra in condizioni diverse per esplorare i potenziali vantaggi e svantaggi introdotti dalla cavitazione.

I risultati rendono la lettura interessante. Il primo vantaggio è che la cavitazione riduce la polpa dell'orzo maltato e quindi elimina la necessità di macinarlo in anticipo. La macinazione a secco dei malti diventa irrilevante con la nuova installazione, poiché i malti vengono polverizzati dai processi cavitazionali fino a dimensioni inferiori a 100 µm in pochi minuti, affermano Albanese e co. Ciò aumenta anche la biodegradabilità del malto esausto, che è un prodotto di scarto del processo di produzione della birra.

La cavitazione aumenta anche la velocità con cui l'amido passa dal malto d'orzo polverizzato al mosto. Questo processo è così efficiente che alla fine del processo rimane poco amido nel malto.

Ciò ha implicazioni significative. Significa che il processo di sparging - il lavaggio del malto per rimuovere lo zucchero e l'amido intrappolati - diventa del tutto superfluo.

Con l'amido rilasciato in modo più efficiente, la trasformazione dell'amido in zuccheri più semplici può avvenire a temperature più basse. La temperatura di attivazione degli enzimi volti a trasformare l'amido in zuccheri semplici e amminoacidi scende di circa 35 °C, riducendo il tempo necessario per la saccarificazione, afferma il team.

La cavitazione aiuta anche a migliorare l'efficienza dei processi chimici che di solito si verificano durante l'ebollizione convenzionale della miscela di mosto e luppolo. La cavitazione fa degassare rapidamente i gas volatili sgradevoli, denatura gli enzimi nel mosto e consente ai sapori di luppolo di mescolarsi facilmente. Ciò rende l'ebollizione del tutto superflua. In effetti, l'intero processo può avvenire a circa 78 °C, diciamo Albanese e co.

Tutto ciò si traduce in un notevole risparmio energetico. Il team afferma che il suo nuovo processo di produzione della birra utilizzava solo 24 kilowattora per 100 litri, circa il 30 percento in meno rispetto a un esperimento di controllo eseguito. E questo prima che ottimizzino il processo per evitare un'inutile dissipazione del calore.

Una cosa che il team non considera, tuttavia, è il costo dell'attrezzatura necessaria per creare la cavitazione e la manutenzione ad essa associata. La cavitazione è notoriamente dannosa. Le pressioni e le temperature che produce corrodono l'acciaio più duro. Non è chiaro come ciò influenzerebbe i costi, ma deve sicuramente essere preso in considerazione in qualche modo.

Naturalmente, il test finale è il prodotto stesso. In una serie di test, questo coraggioso team afferma che la birra risultante è buona quanto quella prodotta in modo convenzionale. Questo è qualcosa che dovrà essere verificato in modo indipendente da individui altruisti disposti a mettere da parte i propri interessi in nome della scienza.

Se gli osservatori obiettivi concordano sul fatto che la birra risultante sia buona, la cavitazione sembra destinata ad avere un impatto importante sull'industria della birra. In effetti, potrebbe rivelarsi uno dei più grandi cambiamenti nella tecnologia della birra degli ultimi decenni, se non secoli.

Rif: arxiv.org/abs/1609.06629 : Un nuovo processo di produzione tramite cavitazione idrodinamica controllata

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