Autoreferat - Wydział Technologii Żywności

Transkrypt

Uniwersytet Rolniczy im. H. Kołłątaja w Krakowie
Wydział Technologii Żywności
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej
Aleksander Poreda
Załącznik II
Autoreferat w języku polskim
1.
DYPLOMY I STOPNIE NAUKOWE .............................................................................. 1
2.
INFORMACJA O DOTYCHCZASOWYM ZATRUDNIENIU ...................................... 2
3.
WSKAZANIE OSIĄGNIĘCIA NAUKOWEGO .............................................................. 3
4.
POZOSTAŁE OSIĄGNIĘCIA NAUKOWE ................................................................. 28
5.
TABELARYCZNE ZESTAWIENIE DOROBKU NAUKOWEGO ............................ 38
Aleksander Poreda
1.
DYPLOMY I STOPNIE NAUKOWE
1994-2000
Studia magisterskie
kierunek Technologia Żywności,
Wydział Technologii Żywności, Akademia Rolnicza w Krakowie
5.07.2000
dyplom magistra inżyniera technologii żywności
i żywienia człowieka, specjalność technologia węglowodanów
w tym
1 semestr (zimowy w roku akademickim 1999/2000) na
Ingeneroj Skolen i Horsens (Politechnika w Horsens, Dania),
w ramach programu Erasmus.
2001-2005
Studia doktoranckie
Wydział Technologii Żywności, Akademia Rolnicza w Krakowie
13.12.2006 dyplom doktora nauk rolniczych w zakresie technologii
żywności i żywienia
1
Aleksander Poreda
2.
INFORMACJA O DOTYCHCZASOWYM ZATRUDNIENIU
a) Shaftesbury Society – Trueloves House, Ingatestone, Anglia
Woluntariusz w domu pomocy społecznej, opieka nad osobami niepełnosprawnymi
fizycznie i umysłowo (09.1996 – 08.1997, urlop dziekański)
b) Bahlsen Polska, Skawina
Specjalista w dziale logistyki, projektowanie i utrzymanie baz danych działu
logistyki i sprzedaży (01.2000 – 09.2000)
c) Elmix S.C., Kraków
Kierownik oddziału, kierowanie
spożywczego (09.2000 – 12.2001)
firmą
zaopatrującą
zakłady
przemysłu
d) Akademia Rolnicza w Krakowie/Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
 Pracownik techniczny w Katedrze Technologii Fermentacji i Mikrobiologii
Technicznej (02.2006 – 12.2006)
 Asystent naukowo-dydaktyczny w Katedrze Technologii Fermentacji
i Mikrobiologii Technicznej (01.2007 – 09.2008)
 Adiunkt naukowo-dydaktyczny w Katedrze Technologii Fermentacji
i Mikrobiologii Technicznej (od 10.2008 – i nadal)
2
Aleksander Poreda
3.
WSKAZANIE OSIĄGNIĘCIA NAUKOWEGO
Osiągnięciem naukowym wynikającym z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 roku
o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki
(Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.) stanowiącym podstawę do ubiegania się o stopień
naukowy doktora habilitowanego jest cykl powiązanych tematycznie publikacji
naukowych pt.
„Modyfikacje technologii browarniczej oraz ich wpływ na przebieg
procesów i jakość produktów”
których jestem wiodącym autorem. Publikacje zostały opublikowane w latach 20132015 roku w recenzowanych czasopismach naukowych (w tym cztery indeksowane
przez Journal Citation Reports). Lista publikacji:
O1. Poreda A., Bijak M., Zdaniewicz M., Jakubowski M., Makarewicz M., 2015
Effect of wheat malt on the concentration of metal ions in wort and brewhouse byproducts, Journal of the Institute of Brewing, 121(2), 224-230.
*(20 pkt.; IF=1,240)
O2. Poreda A., Czarnik A., Zdaniewicz M., Jakubowski M., Antkiewicz P., 2014
Corn grist adjunct – application and influence on the brewing process and beer
quality, Journal of the Institute of Brewing, 120, 77–81.
*(20 pkt.; IF=1,240)
O3. Poreda A., Sterczyńska M., Jakubowski M., Zdaniewicz M., 2014,
Klarowanie brzeczki piwnej przy użyciu karagenu – aspekty technologiczne
i jakościowe, Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 576, 89-98.
*(9 pkt.; IF=0)
O4. Poreda A., Zdaniewicz M., Sterczyńska M., Jakubowski M., Puchalski C., 2015,
Effects of wort clarifying by using carrageenan on diatomaceous earth dosage for
beer filtration, Czech Journal of Food Sciences, 33(4) doi:10.17221/92/2015-CJFS.
*(20 pkt.; IF=0,675)
O5. Poreda A., Walczak A., 2015,
Jony magnezu obecne w wodzie technologicznej a stężenie jonów magnezu i cynku
w brzeczce słodowej, Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny, 6, 18-20.
*(5 pkt.; IF=0)
O6. Poreda A., Stefaniuk K., Hoc J., Zdaniewicz M., 2014,
Poprawa efektywności suplementacji brzeczki jonami cynku,
Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny, 2, 4-8.
*(5 pkt.; IF=0)
O7. Poreda A., Tuszyński T., Zdaniewicz M., Sroka P., Jakubowski M., 2013
Support materials for yeast immobilization affect the concentration of metal ions in
the fermentation medium, Journal of the Institute of Brewing, 119, 164-171.
*(25 pkt.; IF=0,837)
*(wg roku publikacji)
Suma punktów MNiSW
Sumaryczny impact factor
104
3,992
3
Aleksander Poreda
Wkład Wnioskodawcy w przygotowanie wymienionych publikacji obejmuje
opracowanie koncepcji badań, zebranie literatury, wykonanie dużej części doświadczeń,
analizę, opracowanie i dyskusję wyników, przygotowanie manuskryptów, korespondencję
z redakcjami oraz recenzentami. Oświadczenia współautorów, szczegółowo określające ich
indywidualny wkład w powstanie wymienionych publikacji, zebrane są w załączniku VII.
CEL
Celem badań realizowanych w ramach prezentowanego osiągnięcia naukowego było
określenie wpływu wybranych modyfikacji klasycznej technologii browarniczej, na
przebieg procesów oraz jakość uzyskiwanych półproduktów i produktów. Terminem
technologii klasycznej określa się produkcję piwa wg prawa czystości surowcowej
Reinheitsgebot (przy użyciu słodu jęczmiennego, wody i chmielu), bez suplementacji
brzeczki piwnej, z wykorzystaniem drożdży wolnych.
Modyfikacje będące w kręgu zainteresowań habilitanta, obejmują 3 zakresy
tematyczne:
1. substytucja słodu jęczmiennego innymi surowcami skrobiowymi,
2. stosowanie środków pomocniczych, głównie karagenu, do poprawy klarowności
brzeczki i piwa,
3. suplementacja brzeczki piwnej jonami metali oraz próba określenia mechanizmów
determinujących stężenie jonów metali w brzeczce.
W dwóch publikacjach wchodzących w skład mojego osiągnięcia naukowego (O1
i O2) opisałem konsekwencje technologiczne i jakościowe stosowania do wytwarzania
brzeczki piwnej surowców skrobiowych innych niż słód jęczmienny.
W kolejnych pracach (O3 i O4) wykazałem korzyści płynące z zastosowania
wstępnego klarowania brzeczki i piwa przy użyciu karagenu, zarówno w odniesieniu do
jakości produktów, jak i w odniesieniu do kwestii środowiskowych. Przeprowadzenie
wstępnej klaryfikacji karagenem na etapie warzelni, umożliwia bowiem ograniczenie
zużycia ziemi okrzemkowej do późniejszej filtracji piwa, co może znacznie poprawić
wskaźniki dotyczące obciążenia ścieków wytwarzanych w browarze, a tym samym
zmniejszyć oddziaływanie na środowisko naturalne.
Trzy kolejne artykuły naukowe odnoszą się do tematyki związanej z mechanizmami
regulacji stężenia jonów metali w brzeczce piwnej, efektywnością suplementacji brzeczki
jonami cynku oraz stężeniem jonów w brzeczkach fermentowanych z udziałem drożdży
immobilizowanych. W pierwszej kolejności próbowałem określić mechanizmy
determinujące stężenie jonów metali w brzeczce piwnej poprzez zbadanie wpływu jonów
obecnych w wodzie technologicznej (O5) na ilość jonów w brzeczce. Następnie
w warunkach przemysłowych sprawdzałem efektywność suplementacji brzeczki jonami
cynku (O6). Jako podsumowanie tej części badań, weryfikowałem wpływ nowatorskich
technik stosowanych podczas fermentacji (unieruchamianie komórek drożdżowych),
4
Aleksander Poreda
a w szczególności wpływ złoży stosowanych do immobilizacji, na stężenie jonów
w medium fermentacyjnym (O7).
Z uwagi na fakt, że podjęcie części opisanych badań wynikało z inicjatywy
partnerów przemysłowych (browary przemysłowe funkcjonujące na polskim rynku),
uzyskiwane wyniki publikowałem na bieżąco w recenzowanym czasopiśmie o zasięgu
krajowym. W najbliższej przyszłości planuję wydać artykuł przeglądowy o zasięgu
międzynarodowym, w którym opisane będą najważniejsze praktyczne wnioski uzyskane
w ww. badaniach, a dotyczące optymalnego składu jonowego brzeczki piwnej.
WSTĘP
Od początku pracy naukowej koncentruję się na kwestiach związanych z technologią
browarniczą. Z uwagi na aktywne kontakty z przedstawicielami wielu zakładów
produkcyjnych, w swoich badaniach staram się podejmować tematy praktyczne,
wykazujące potencjał wdrożeniowy. Kiedy tylko możliwe realizuję doświadczenia
w warunkach przemysłowych: w mikrobrowarach, browarach regionalnych, oraz
w zakładach przemysłowych (pełna skala techniczna). Dobierając zagadnienia badawcze
kieruję się często potrzebami sygnalizowanymi ze strony partnerów przemysłowych.
Kierowane do mnie pytania, problemy czy konkretne prośby staram się podejmować,
i służąc własnym doświadczeniem, na ich podstawie realizować projekty badawcze. Dzięki
temu miałem okazję realizować różne badania z zakresu analizy jakościowej surowców
i procesów prowadzonych na warzelni, oraz jakości brzeczki fermentacyjnej, ale także
nowoczesnych technik stosowanych w dziale fermentacji czy filtracji finalnego produktu.
Niewątpliwym atutem zaangażowania w szeroki wachlarz badań z zakresu browarnictwa
była również możliwość poznania wielu technik analitycznych, m. innymi atomowej
spektrometrii absorpcyjnej z atomizacją w płomieniu i kuwecie grafitowej, elektronowej
mikroskopii skaningowej, chromatografii gazowej z mikroekstrakcją w fazie stałej, czy
cytometrii przepływowej.
Krótki opis technologii browarniczej
Piwo to napój alkoholowy, produkowany przez człowieka od wielu tysięcy lat.
Technologia jego wytwarzania obejmuje szereg jednostkowych operacji, podczas których,
stosowane surowce ulegają kolejnym przemianom biochemicznym, które determinują
jakość finalnego produktu.
Głównym surowcem do produkcji piwa jest jęczmień browarny (Hordeum vulgare),
który w pierwszym etapie poddaje się procesowi słodowania. Polega ono na namoczeniu
ziaren jęczmienia w wodzie, aby po odpowiednim wzroście ich wilgotności, umożliwić
skiełkowanie. Dzięki temu, w uzyskanym słodzie jęczmiennym, wielokrotnie wzrasta siła
enzymatyczna, w porównaniu do ziaren jęczmienia (głównie enzymów amylolitycznych,
ale także proteolitycznych czy lipolitycznych). Podczas słodowania, oprócz odpowiedniego
namoczenia ziaren jęczmienia, należy zapewnić napowietrzenie, mieszanie, a następnie
powolne suszenie (zachowanie aktywnych enzymów), i usunięcie kiełków. W tym czasie
ziarna jęczmienia podlegają wielorakim przemianom, oprócz aktywności enzymatycznej
5
Aleksander Poreda
zmienia się ich skład chemiczny, struktura, wilgotność, barwa, i wiele innych parametrów
jakościowych. Labilność surowca wsadowego (jęczmienia) czyni proces słodowania
zadaniem trudnym, szczególnie w dobie zglobalizowanej produkcji, w której jednym
z głównych wymagań jest stała jakość dostarczanych surowców. Zmienna jakość
jęczmienia, spowodowana jest mnogością czynników, które mogą się znacznie różnić
między poszczególnymi regionami upraw. Warunki glebowe, klimatyczne i agrotechniczne,
również istotnie determinują jakość jęczmienia, od której z kolei zależy przebieg
i wydajność słodowania, a w konsekwencji jakość słodu.
Słód w browarze poddaje się rozdrobnieniu (śrutowaniu), a następnie miesza się
z wodą, w celu umożliwienia działania enzymom wytworzonym w procesie słodowania.
Enzymy te hydrolizują związki wielkocząsteczkowe zmagazynowane w ziarniaku,
w wyniku czego powstają cząsteczki o mniejszych rozmiarach, rozpuszczalne w wodzie.
Wszystkie substancje o ciężarze właściwym większym od jedności, które w wyniku
zacierania przechodzą do roztworu, nazywamy ekstraktem, a procentowa jego ilość
w danej porcji słodu (ekstraktywność), jest jedną z najważniejszych cech jakościowych
słodu. Po zakończeniu zacierania, oddziela się nierozpuszczone części zmielonego ziarna
słodu (młóto), w wyniku czego uzyskuje się klarowny roztwór wodny zawierający
składniki ekstraktu, czyli brzeczkę. W kolejnym etapie brzeczkę gotuje się m.in. w celu
zagęszczenia, sterylizacji, i wytrącenia kompleksów białkowo-garbnikowych. Po dodaniu
do wrzącej brzeczki chmielu, następuje także rozpuszczenia związków goryczkowych
i aromatycznych, które nadają piwu charakterystyczne cechy organoleptyczne. Wytrącone
osady gorące, usuwa się z brzeczki w kadzi wirowej typu „whirlpool”, po czym brzeczkę
chłodzi się, napowietrza i zaszczepia gęstwą drożdży piwowarskich.
Rozpoczyna się wtedy zimy etap technologii, obejmujący fermentację, dojrzewanie
i stabilizację piwa. Podczas fermentacji, w komórkach drożdży zachodzi konwersja
węglowodanów fermentujących, głównie do etanolu i dwutlenku węgla. Ponadto powstaje
wiele ubocznych produktów fermentacji, kształtujących bukiet smakowo-zapachowy piwa,
między innymi estry, aldehydy, alkohole wyższe, diacetyl. Dojrzewanie ma na celu
zapewnić końcową stabilizację chemiczną i sensoryczną (zbalansowanie organoleptyczne),
osiągnięcie odpowiednio niskiego stężenia diacetylu, oraz dalsze sklarowanie piwa.
Ostateczną stabilność fizyczną uzyskuje się poprzez filtrację, a stabilność mikrobiologiczną
w wyniku pasteryzacji lub mikrofiltracji.
Produkcja piwa jest jedną z niewielu branż, której producenci prowadzą działalność
nieprzerwanie zarówno w czasie pokoju jak i wojny. Technologia piwowarska zmieniała się
na przestrzeni dziejów, a szczególnie w ostatnich dziesięcioleciach. Uprzemysłowienie
produkcji piwa rozwija się w trybie ciągłym, przy wykorzystaniu osiągnięć naukowych
oraz innowacji technicznych. Przemysł piwowarski był i jest źródłem wielu wynalazków
i rozwiązań technicznych, które nie tylko usprawniły procesy w produkcji piwa, ale zostały
zaadoptowane do innych branż produkcji spożywczej. Wystarczy wymienić opracowanie
metod izolacji czystych kultur drobnoustrojów, czy też stworzenie skali pH, które miały
miejsce w laboratoriach browaru Carlsberga, w Kopenhadze. Oprócz nauk przyrodniczych,
próby optymalizacji produkcji browarniczej – przyczyniły się też do rozwoju nauk ścisłych.
6
Aleksander Poreda
Pracownik browaru Guinnessa wykorzystał swoją wiedzę z dziedziny matematyki do
selekcji najbardziej wydajnych odmian jęczmienia, a test statystyczny, który stworzył jest
obecnie znany pod nazwą testu t-Studenta.
Aktualne tendencje zmian w technologii browarniczej
Oczekiwania zglobalizowanego rynku oraz ciągły nacisk na poprawę wyników
ekonomicznych, kreują pewne zmiany w technologii browarniczej, które obejmują
m.innymi: wykorzystanie nowych surowców browarniczych (1)–(3), stosowanie
materiałów pomocniczych, wprowadzanie różnorodnych rozwiązań technicznych, zmianę
parametrów technologicznych poszczególnych procesów, wprowadzanie do użycia nowych
szczepów drożdży (4) i technik ich wykorzystania (5). Większość wymienionych
modyfikacji technologicznych ma na celu przyspieszenie poszczególnych operacji
jednostkowych, zwiększanie wydajności procesów, i zdolności produkcyjnej, przez
wykorzystanie tańszych lub łatwiej dostępnych surowców, jak również tworzenie nowych
produktów. Celem nadrzędnym wszystkich działań, jest poprawa ekonomiki produkcji,
przy równoczesnym zachowaniu wysokiej jakości piwa.
Rola jonów metali w technologii browarniczej
Jednym z głównych tematów, którymi zajmowałem się niezależnie od obszaru
technologii browarniczej (surowce, procesy warzelni, drożdże i fermentacja) były jony
kluczowych metali, niezbędnych dla prawidłowego przebiegu poszczególnych procesów.
Spośród wielu jonów metali najczęściej, w odniesieniu do technologii browarniczej,
wymienia się magnez, cynk, wapń i mangan, które pełnią wiele różnorodnych funkcji
w przemianach metabolicznych komórek drożdży (6), (7).
Jony metali odgrywają ważną rolę w wielu aspektach funkcjonowania komórki.
Drożdże wymagają odpowiedniego stężenia kationów do utrzymania struktury
i funkcjonalności błon, określonych interakcji międzykomórkowych, np. flokulacji, oraz
łagodzenia skutków stresów środowiskowych. Wybrane metale są również niezbędne do
ekspresji genów, wzrostu biomasy, wpływają na intensywność pobierania niektórych
związków odżywczych, aktywność enzymów oraz regulację osmotyczną. Zalecane stężenie
jonów magnezu w brzeczce wynosi 50–150 mg/dm3, a cynku 0,1-1 mg/dm3 (8).
OMÓWIENIE WYNIKÓW
I
MOŻLIWOŚCI ICH WYKORZYSTANIA
O1. Poreda A., Bijak M., Zdaniewicz M., Jakubowski M., Makarewicz M., 2015
Effect of wheat malt on the concentration of metal ions in wort and brewhouse byproducts, Journal of the Institute of Brewing, 121(2), 224-230.
W browarnictwie stosuje się wiele surowców będących źródłem skrobi, poza
tradycyjnie wykorzystywanym słodem jęczmiennym. Stosunkowo drogi słód zastępuje się
często innymi, tańszymi źródłami skrobi, bądź też bezpośrednio cukrami fermentującymi.
Wymienia się tu głównie jęczmień, grys kukurydziany, sorgo, owies i inne zboża dostępne
7
Aleksander Poreda
lokalnie w poszczególnych częściach świata, a także syrop glukozowy, czy sacharozę.
Jednym z najbardziej popularnych zbóż używanych w browarnictwie jest również pszenica.
Stosowana jest zarówno jako dodatek wzbogacający smak (w nieznacznych ilościach, np.
10-15% wsadu surowcowego), jak i w formie głównego składnika (ponad 55% wsadu),
w przypadku piw pszenicznych. Pomimo, że pszenica jest popularna w technologii
browarniczej (w przeszłości zdarzało się, że piwo produkowano wyłącznie z pszenicy),
stosowana w wielu krajach i szeroko poznana pod względem jej właściwości
technologicznych, brakowało opracowań specjalistycznych, opisujących jej wpływ na
stężenie jonów metali w brzeczce i przebieg fermentacji.
Skład jonowy brzeczki piwnej zależy od zastosowanych surowców i przebiegu
procesu. Zawartość makroelementów jest zwykle wystarczająca dla drożdży, ale niektóre
z mikroelementów (głównie cynk) są często uzupełniane. W prezentowanych badaniach
określałem wpływ zastępowania słodu jęczmiennego słodem z pszenicy, na stężenie jonów
magnezu, manganu, żelaza i cynku w brzeczce piwnej. Szczegółowej analizie poddałem
surowce, odpady i półprodukt, czyli brzeczkę piwną.
Brzeczka kongresowa została wytworzona według procedury EBC; do próby
kontrolnej użyto wyłącznie słodu jęczmiennego, a próby właściwe zawierały odpowiednio:
20, 40 i 60% słodu pszenicznego. Próby do analizy ilości jonów metali pobrano nie tylko
z surowców, ale także z uzyskanego młóta, oraz brzeczki przedniej (przed gotowaniem),
brzeczki wygotowanej i osadów gorących wytrąconych podczas procesu gotowania.
Poniżej przedstawiam najważniejsze wyniki i wnioski z przeprowadzonych badań.
Słód pszeniczny zawierał podobną ilość jonów magnezu, co słód jęczmienny;
średnie z poszczególnych prób nie wykazały istotnych różnic i zawierały się w przedziale
1360-1390 mg/kg. Z kolei mikroelementy w słodzie pszenicznym były obecne w wyższych
stężeniach, w tym obecność manganu była prawie trzykrotnie wyższa (odpowiednio 27,6
i 10,9 mg/kg). Stężenie jonów cynku w badanych słodach zawierało się w zakresie 25-28
mg/kg, a żelaza 13,5-16,0 mg/kg.
Jeśli chodzi o jony magnezu, ich stężenie w brzeczce kontrolnej (ze słodu
jęczmiennego) wynosiło ok. 110 mg/dm3, a zastąpienie słodu jęczmiennego
odpowiednikiem pszenicznym, w ilości do 40% nie spowodowało istotnych zmian
w zawartości magnezu. Jednak podniesienie udziału słodu pszenicznego do 60% wsadu
surowcowego, spowodowało już istotne obniżenie się stężenia Mg2+, do poziomu około 96
mg/dm3. Biorąc pod uwagę fakt, że obydwa wymienione surowce zawierały podobną ilość
jonów magnezu, obniżenie jego stężenia w brzeczce, z udziałem 60% słodu pszenicznego,
związane jest z innymi właściwościami tego słodu, niż zawartość Mg2+.
Zmiana proporcji między słodem jęczmiennym a pszenicznym, spowodowała
prawdopodobnie zmiany w złożu filtracyjnym, a tym samym zachwianie równowagi
pobierania i uwalniania jonów ze złoża. W celu potwierdzenia tej tezy, analizie poddano
próby młóta pobrane po filtracji zacieru. Stężenie magnezu w młócie wzrastało wraz ze
wzrostem udziału słodu pszenicznego we wsadzie surowcowym. Podobną zależność
stwierdzono po analizie zawartości jonów magnezu w osadzie gorącym (powstającym
podczas gotowania brzeczki) – ich stężenie wzrastało proporcjonalnie do ilości użytego
8
Aleksander Poreda
słodu pszenicznego (z ok. 2800 mg/kg w próbie kontrolnej, do ok. 3120 mg/kg w próbie
zawierającej 60% słodu pszenicznego). Jednocześnie, użycie ziaren pszenicy, które
w przeciwieństwie do jęczmienia nie zawierają w swojej strukturze łuski, spowodowało
zmniejszenie ilości uzyskiwanego młóta (w próbie zawierającej 60% słodu pszenicznego,
ilość młóta było o ok. 20% niższa, niż w próbie kontrolnej). Wypadkową tych zmian, było
obniżenie stężenia jonów magnezu w brzeczce.
Podsumowanie i możliwości wykorzystania wyników
Oprócz konkretnych wyników, opublikowanych w Journal of the Institute of
Brewing, wymierną korzyścią przeprowadzonych doświadczeń jest ukazanie złożoności
problematyki mikroskładników brzeczki. Okazało się, że stężenie jonów metali w brzeczce
nie jest wprost zależne od ich stężenia w surowcach wsadowych, ani od ilości usuwanych
odpadów (młóto i osady gorące). „Projektując” procesy warzelni oraz dobierając parametry
technologiczne poszczególnych operacji, należy uwzględnić złożoność interakcji, i mieć
świadomość, że zarówno budowa morfologiczna użytych surowców, ich skład chemiczny,
jak i parametry jakościowe, wpływają wielokierunkowo na ostateczny skład chemiczny
brzeczki słodowej.
Efektem wykonanych badań, i pozyskanej dzięki nim wiedzy były kolejne projekty,
w których zajmowałem się wpływem wody technologicznej stosowanej do produkcji
brzeczki, na stopień ekstrakcji jonów metali z surowców. Szczegóły tych prac zostaną
opisane w dalszej części niniejszej autoprezentacji.
O2. Poreda A., Czarnik A., Zdaniewicz M., Jakubowski M., Antkiewicz P., 2014
Corn grist adjunct – application and influence on the brewing process and beer quality,
Journal of the Institute of Brewing, 120, 77–81.
Ze względu na uwarunkowania geograficzne, w polskim browarnictwie rosnącą
popularnością wśród producentów piwa cieszy się grys kukurydziany. Kukurydza
wykazuje szereg cech, które determinują przydatność tego surowca do stosowania
w browarach, m.in.: jest łatwo dostępna i stosunkowo tania na lokalnym rynku, nie
powoduje znaczących trudności technologicznych, ani zmian jakościowych produktu.
Literatura przedmiotu obejmuje sporo publikacji związanych ze stosowaniem kukurydzy
jako źródła skrobi w browarnictwie, jednak najczęściej opisywane są wyniki doświadczeń
prowadzonych w skali laboratoryjnej (9), (10). Przeprowadzono więc badania w skali
przemysłowej, w celu określenia konsekwencji częściowego zastąpienia słodu
jęczmiennego grysem kukurydzianym. Tego typu badania wykazują bardzo ważną cechę:
biorą pod uwagę mnogość interakcji, występujących w „realnym” środowisku
produkcyjnym, a także likwidują ryzyko wyciągania błędnych wniosków związanych
z efektem powiększenia skali. Często wnioski z doświadczeń laboratoryjnych nie znajdują
zastosowania w produkcji przemysłowej właśnie ze względu na wiele czynników
zmiennych, których nie jesteśmy w stanie kontrolować tak dobrze jak w doświadczeniach
laboratoryjnych.
9
Aleksander Poreda
Doświadczenie polegało na wytworzeniu dwóch partii piwa, zróżnicowanych pod
względem ilości grysu kukurydzianego w zasypie, i porównaniu przebiegu procesów oraz
jakości uzyskanych produktów w odniesieniu do próby kontrolnej. Do przygotowania prób
właściwych zastosowano substytucję słodu jęczmiennego grysem kukurydzianym w ilości
10% (2,25 tony) i 20% (4,50 tony), przy całkowitej masie zasypu wynoszącej 22 tony na
warkę; próbę referencyjną wytworzono w całości ze słodu jęczmiennego. Produkcja
brzeczki prowadzona była w browarze przemysłowym zaprojektowanym na wybicie
brzeczki o objętości 1000 hl. Rozdrobnienie surowców wykonano przy użyciu śrutownika
szcześciowalcowego, przy czym grys kukurydziany, przed połączeniem z zacierem
słodowym poddano kleikowaniu w celu upłynnienia skrobi. Dokładny przebieg
przygotowania brzeczek zawarty jest w opisywanej pracy.
W celu oceny wpływu substytucji słodu jęczmiennego grysem kukurydzianym na
przebieg procesów, analizowano następujące parametry: zawartość białka w słodzie
i grysie, w brzeczce zawartość azotu aminowego (FAN), stężenie dimetylosiarczku (DMS),
stopień odfermentowania, obciążenie termiczne (indeks tiobarbiturowy TBI), ekstrakt
brzeczki, zawartość alkoholu, zmętnienie i stabilność piany. Po zakończeniu produkcji piwa
śledzono również przebieg procesu filtracji, aby zbadać wpływ grysu kukurydzianego na
filtrowalność piwa.
Zastosowane surowce nie różniły się istotnie pod względem zawartości białka
ogółem. Słód jęczmienny i grys kukurydziany zawierały białko w ilości 9,7-10,2%. Pomimo
tego, wzrost ilości grysu kukurydzianego powodował istotne obniżenie stężenia wolnego
azotu aminowego w brzeczce – z 240 mg/dm3 w próbach kontrolnych, do 233 mg/dm3
w brzeczce z 10%-wym udziałem grysu, i do 223 mg/dm3 w brzeczce z 20%-wym
udziałem grysu. Tendencja ta tłumaczona jest przez innych autorów niepełną hydrolizą
białek dostarczanych do zacieru z substytutami słodu (11). W wytworzonych brzeczkach
poziom FAN zawierał się jednak w przedziale podawanym za optymalny do fermentacji
brzeczek stężonych (ok. 15°P), czyli 220-240 mg/dm3. W świetle tych danych można uznać,
że zastąpienie słodu jęczmiennego grysem kukurydzianym w ilości do 20% nie wpływa
negatywnie na dostępność azotu aminowego.
Skład pożywki pod względem zawartości związków azotowych był odpowiedni we
wszystkich próbach, o czym świadczyły wyniki analizy przebiegu fermentacji. Spadek
ekstraktu w próbach brzeczki podczas fermentacji nie różnił się istotnie między
poszczególnymi wariantami doświadczenia. Początkowy ekstrakt brzeczki wynosił 15°P,
natomiast po 9-ciu dniach fermentacji ekstrakt pozorny był na poziomie średnio 2,5-3,0°P,
zarówno w próbach kontrolnych jak i wytworzonych z użyciem grysu.
Jedną z cech fizycznych, która okazała się istotnie zależna od składu wsadu
surowcowego była barwa brzeczki. Dodatek grysu w ilości 10% spowodował obniżenie
barwy w stosunku do kontroli (z 12,2 do 11,1 jednostek EBC). Dalsze zwiększenie udziału
grysu skutkowało uzyskaniem brzeczki o słabszej barwie (10,5 jedn. EBC). Obliczony
współczynnik korelacji Pearsona potwierdził silną zależność między udziałem grysu
kukurydzianego w zasypie a barwą uzyskanej brzeczki (R=0,95). Na podstawie uzyskanego
10
Aleksander Poreda
równania regresji ustalono zależność, że każde 10% grysu powoduje obniżenie barwy
brzeczki o 1 jedn. EBC.
W celu zaproponowania sposobu na korekcję barwy, zastosowano dodatek
karmelowego słodu barwiącego, w ilości 50 kg na jedną warkę. Taka porcja pozwoliła na
poprawę barwy brzeczki – wzrost o ok. 2°EBC. Biorąc jednak pod uwagę inne prace z tego
zakresu (12) należy pamiętać o rozważnym stosowaniu słodów barwiących, gdyż ich
dodatek powoduje wzrost potencjału redukcyjnego brzeczki.
Kolejnym bardzo ważnym składnikiem brzeczki i piwa jest dimetylosiarczek (DMS),
na który należy zwrócić szczególną uwagę przy modyfikacji wsadu surowcowego. Ten
lotny tioeter, o temperaturze wrzenia 38°C, jest w niskich stężeniach (do 20 mg/dm3)
rozpuszczalny w wodzie i ma negatywny wpływ na aromat piwa. Z uwagi na bardzo niski
próg wyczuwalności sensorycznej (ok. 30 µg/dm3), maksymalny limit jego stężenia w piwie
ustala się zazwyczaj na 40-100 µg/dm3. W przeprowadzonych badaniach stwierdzono, że
10%-wy udział grysu w zasypie powodował obniżenie ilości DMS-u o ok. 25% (ze 110 do
81 µg/dm3). Większy dodatek grysu (20%) skutkował jeszcze niższym stężeniem
omawianego związku (75 µg/dm3). Sugeruje się, że taka tendencja związana jest
z obniżeniem masy użytego słodu, który jest jednym z głównych źródeł prekursorów DMSu. Dodatkowo, użycie grysu kukurydzianego wymagało zastosowania kociołka zaciernego
(upłynnianie skrobi). Ten zabieg oznacza wyższe obciążenie termiczne, a tym samym
więcej możliwości tworzenia się DMS i jego odparowania. Aby potwierdzić słuszność tej
tezy, zbadano wskaźnik obciążenia cieplnego dla brzeczki wytworzonej z 20%-wym
udziałem kukurydzy. Faktycznie, w tych próbach wartość TBI była znacząco wyższa (8587), niż w brzeczkach kontrolnych (64-65).
Zastępowanie słodu jęczmiennego substytutami powinno, poza innymi aspektami
jakościowymi, zapewnić odpowiednią ilość ekstraktu cukrowego. W celu oszacowania
wpływu grysu kukurydzianego na stopień odfermentowania brzeczek, oznaczano
maksymalny (ostateczny) stopień odfermentowania, przez prowadzenie fermentacji
z użyciem nadmiaru drożdży (7,5 g/100 cm3), przez 24 godziny (zgodnie z metodą EBC).
Substytucja słodu jęczmiennego kukurydzą spowodowała obniżenie ekstraktu pozornego
mierzonego po zakończeniu fermentacji, a tym samym wzrost stopnia odfermentowania.
Najbardziej znacząca różnica, w odniesieniu do próby kontrolnej, została zaobserwowana
w brzeczkach z udziałem 10% grysu. W tym przypadku stopień odfermentowania wzrósł
z 80,7% do 84,7%. Dalszy wzrost udziału kukurydzy nie powodował już istotnych różnic
w stopniu odfermentowania, co potwierdza przypuszczenia, że parametr ten nie zależy
wyłącznie od ilości obecnych w niej węglowodanów. Zawartość węglowodanów wzrasta
poprzez zastosowanie kukurydzy, ale dostępności innych substancji np. białek, ulega
obniżeniu. Podobne, nieliniowe zależności między ilością ekstraktu fermentowalnego
a ilością substytutów słodu opisywane były już wcześniej (13), jednak w odniesieniu do
skali laboratoryjnej. W literaturze przedmiotu zwraca się uwagę na szereg korzyści
związanych z wyższym udziałem składników fermentujących zawartych w ekstrakcie. Na
pierwszym miejscu wymienia się oczywiście korzyści ekonomiczne, ale niemniej ważne są
11
Aleksander Poreda
względy jakościowe: piwa o mniejszej zawartości substancji niefermentujących wykazują
zazwyczaj wyższą stabilność oksydacyjną (12).
Konsekwencją zwiększenia puli ekstraktu fermentującego, poprzez zastąpienie
części słodu grysem kukurydzianym, a tym samym wyższego odfermentowania, była
zmiana stężenia etanolu w piwie po fermentacji. Piwo kontrolne, wytworzone wyłącznie ze
słodu jęczmiennego zawierało 6,7% obj. etanolu, natomiast piwa z udziałem grysu
w zasypie (niezależnie od ilości) zawierały alkohol etylowy w stężeniu 7,1%. Analiza
statystyczna wykazała istotność różnic między wskazanymi średnimi, jednak z punktu
widzenia praktycznego, szczególnie w przypadku produkcji metodą brzeczek stężonych,
taki wzrost stężenia alkoholu nie stanowi problemów technologicznych. Odpowiednie
rozcieńczenie piwa wodą przed rozlewem, pozwala korygować takie odchylenia.
Aspektem stosowania grysu kukurydzianego, któremu poświęcono dużo uwagi był
ostatni etap produkcji piwa, czyli filtracja. Z uwagi na zmiany składu chemicznego brzeczki,
należało sprawdzić czy filtrowalność piwa nie ulega pogorszeniu. Podczas filtracji usuwane
są cząstki tworzące zmętnienia oraz komórki drożdży, w celu uzyskania klarownego piwa.
Proces ten przeprowadzany jest przy użyciu ziemi okrzemkowej. Podczas filtracji piwo jest
pompowane przez złoże filtracyjne, a z upływem czasu wymagane jest coraz większe
ciśnienie, w celu utrzymania stałego przepływu cieczy przez filtr. Przebieg filtracji opisuje
się często jako wzrost różnicy ciśnień na wlocie i wylocie z filtra, na każde 1000 hl
przepompowanego piwa. Podczas analizy przebiegu filtracji zastosowano dwa czynniki
zmienne: ilość użytego grysu kukurydzianego (0%, 10% i 20%), oraz wstępną klaryfikację
piwa przy użyciu wirówki (usunięcie komórek drożdży).
Dla wszystkich analizowanych prób stwierdzono istotny wpływ wstępnego
klarowania przed filtracją, na wzrost ciśnienia podczas filtracji. Niezależnie od ilości grysu
kukurydzianego, przyrost ciśnienia na filtrze wynosił ok. 0,2 bar/1000 hl, w porównaniu
do ok. 1,2-1,3 bar/1000 hl w próbach nie poddanych wirowaniu. Warto też zauważyć, że
niezależnie od stosowania wirowania, czy też użycia do produkcji grysu kukurydzianego,
zmętnienie wszystkich wytworzonych piw było na poziomie ok. 0,5 jednostek EBC.
W przemyśle browarniczym, piwo o tak niskim poziomie zmętnienia określa się jako
„lśniące”, i spełnia rygorystyczne
w tym względzie wymagania większości
międzynarodowych koncernów piwowarskich.
Podsumowując przeprowadzone doświadczenia, warto zaznaczyć, że pomimo
nieznacznych zmian w składzie chemicznym brzeczki, związanych z użyciem grysu
kukurydzianego, przebieg procesów w zimnej części browaru (fermentacja, dojrzewanie,
filtracja) był niezakłócony, i przebiegał bez wpływu na jakość produktu finalnego. Jedynie
stopień odfermentowania i stężenie etanolu uległy zmianie, jednak wartość tych
parametrów wzrosła przez substytucję słodu grysem. Metodami naukowymi
udowodniono, że zastąpienie słodu jęczmiennego grysem kukurydzianym w ilości do 20%
masy zasypu, ma nieistotny wpływ na wybrane wyróżniki chemiczne i fizyczne brzeczki
(DMS, barwa, ekstrakt fermentujący), bez konsekwencji dla jakości piwa. Wartość
12
Aleksander Poreda
aplikacyjna przedstawionych doświadczeń jest bardzo duża, gdyż w literaturze przedmiotu
stosunkowo rzadko występują publikacje wyników uzyskanych w pełnej skali technicznej.
Planowanie, organizacja i realizacja tego typu projektów wymaga dużego zaangażowania
czasowego, dobrej koordynacji działań wielu osób, oraz przychylności ze strony
kierownictwa zakładów przemysłowych.
O3. Poreda A., Sterczyńska M., Jakubowski M., Zdaniewicz M., 2014,
Klarowanie brzeczki piwnej przy użyciu karagenu – aspekty technologiczne
i jakościowe, Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 576, 89-98.
Produkcja klarownego piwa wymaga doboru odpowiednich, dobrych jakościowo
surowców do pozyskiwania brzeczki piwnej. W przypadku wykorzystania surowców
gorszej jakości możliwe jest zastosowanie materiałów pomocniczych, ułatwiających
osiągnięcie zamierzonych celów technologicznych. Etapem technologicznym, podczas
którego z powodzeniem można zastosować środki wspomagające uzyskanie klarownej
brzeczki jest jej gotowanie z chmielem. Stabilizatory dodawane są do brzeczki w celu
zwiększenia efektywności usuwania substancji białkowych podczas późniejszych etapów
przygotowania brzeczki nastawnej (14). Do wstępnego klarowania brzeczki piwnej
wykorzystuje się karagenu (złożony węglowodan pochodzenia roślinnego) (15).
Celem pracy było określenie wpływu karagenu, stosowanego w różnych dawkach do
wstępnego klarowania brzeczki, na przebieg procesu jej fermentacji i wybrane właściwości
fizykochemiczne. Przedstawiono wyniki analizy parametrów jakościowych brzeczek
poddanych wstępnej klaryfikacji z zastosowaniem karagenu. Karagen dodawano w postaci
wodnej zawiesiny, do wrzącej brzeczki słodowej, w ilości 50, 100 i 200 mg/dm3. Brzeczkę
klarowaną oraz brzeczkę wytworzoną bez dodatku karagenu (próbę kontrolną) poddano
fermentacji. Oceniano przebieg procesu i jego wydajność.
W realizowanych badaniach wykorzystano karagen GPI CARRACLEAR XS (74GPICARRXS/25, Promar, Polska), który dodano w postaci wodnej zawiesiny do gotowanej
brzeczki słodowej. Brzeczkę laboratoryjną (kongresową) poddano procesowi gotowania
w czasie 30 minut. Na 10 minut przed końcem gotowania dodano 5 cm3 wodnej zawiesiny
karagenu. Naważkę preparatu rozpuszczono w zimnej wodzie destylowanej, tak aby
dodając 5 cm3 zawiesiny do 195 cm3 wrzącej brzeczki uzyskać odpowiednie stężenie
karagenu (50, 100 i 200 mg/dm3). Do próby kontrolnej dodano 5 cm3 wody destylowanej.
Po zakończeniu procesu gotowania brzeczek, zawartość kolb uzupełniano wodą do
uzyskania brzeczek o stężeniu ekstraktu wynoszącej 10°Plato, które następnie chłodzono.
Do przeprowadzenia fermentacji, wykorzystano drożdże suszone Saccharomyces
carlsbergensis (szczep: W34/70, Fermentis Division of Lesaffre, Polska). Zawiesinę drożdży
dodawano do kolb fermentacyjnych z zachowaniem warunków sterylnych, tak aby
początkowe stężenie biomasy w brzeczce wynosiło 1 g/dm3.
Sprawdzono, czy dodatek karagenu w ilościach od 50 do 200 mg/dm3, poprawia
klarowność brzeczek. Porównano zmętnienie brzeczek, do których dodano 100
i 200 mg/dm3, ze zmętnieniem brzeczki kontrolnej (bez dodatku karagenu) i brzeczki
13
Aleksander Poreda
z dodatkiem 50 mg karagenu na litr. Zbadano tym samym zasadność stosowania dawek
większych niż 50 mg/dm3.
Brzeczki przed gotowaniem charakteryzowały się zmętnieniem na poziomie
75 jedn. EBC. Brzeczka słodowa (bez dodatku karagenu) wykazała po gotowaniu
zmętnienie na poziomie ok. 35 jedn. EBC, natomiast w przypadku zastosowania karagenu
w najniższej dawce, brzeczka po gotowaniu charakteryzowała się zmętnieniem 10 jedn.
EBC. Proces warzenia spowodował więc obniżenie zmętnienia o około 55% (z 75 do
35 jedn. EBC). Dawka karagenu w ilości 50 mg/dm3 spowodowała zmniejszenie poziomu
zmętnienia brzeczek do wartości około 10 jedn. EBC, pozwoliła więc na uzyskanie
zmętniania ponad 3-krotnie mniejszego, niż w próbie kontrolnej (bez karagenu).
Stwierdzono, iż dodatek karagenu w ilości 50 mg/dm3 spowodował maksymalne
sklarowanie brzeczki, przy minimalnej ilości wytrąconego osadu.
Brzeczka wytworzona z dodatkiem karagenu w ilości 100 i 200 mg/dm3 wykazała
zmętnienia niższe niż przed gotowaniem, jednocześnie powstała jednak znaczna ilość
osadu, a zmętnienie tych prób było wyższe, niż próby brzeczki kontrolnej po gotowaniu.
Powstanie znacznej ilości osadu może skutkować także zwiększonymi stratami brzeczki.
Przedstawione wyniki wskazują, że dawkowanie karagenu w stężeniach powyżej
50 mg/dm3 jest bezzasadne, przy produkcji piwa z brzeczki słodowej, niskostężonej (około
10°Plato).
Po gotowaniu brzeczek z udziałem karagenu stwierdzono, że ich barwa była istotnie
jaśniejsza w porównaniu do barwy próby kontrolnej. Warto nadmienić, że dawka karagenu
nie miała istotnego wpływu na barwę piwa (próby 50, 100 i 200 mg/dm3, nie różniły się
istotnie pod względem barwy). Rozjaśnienie barwy brzeczki jest relatywnie łatwe do
skorygowania, przy użyciu stosowanych powszechnie słodów barwiących.
Zgodnie z założeniami pracy uzyskane brzeczki (kontrolną i klarowaną karagenem
w ilości 50 mg/dm3) poddano fermentacji w celu określenia wpływu klarowania na
fermentację. Na podstawie pomiaru ubytku masy brzeczki w kolbach fermentacyjnych
oceniono przebieg procesu fermentacji etanolowej. Dla analizowanych wariantów
stwierdzono, iż ubytek masy brzeczek nie różnił się istotnie między poszczególnymi
próbami. W obu przypadkach masa prób obniżała się do 168 godziny procesu, osiągając ten
sam stopień odfermentowania (ok. 72%).
Stwierdzono, że zastosowanie karagenu w stężeniu 50 mg/dm3 do wstępnej
klaryfikacji brzeczki niskostężonej, zwiększa jej klarowność, nie wpływając istotnie na
przebieg fermentacji i stopień odfermentowania, a stosowanie dawki większej powoduje
wzrost zmętnienia brzeczki oraz potencjalnie większe straty brzeczki. Opublikowane
wyniki wykazują charakter aplikacyjny, dając piwowarom dopracowaną metodę (sposób
dozowania, dawka) wykorzystania karagenu. Proponowane rozwiązanie będzie
szczególnie przydatne w browarach, w których z uwagi na zbyt wysokie zmętnienie
brzeczki nastawnej występują problemy z fermentacją lub klaryfikacją piwa,
14
Aleksander Poreda
O4. Poreda A., Zdaniewicz M., Sterczyńska M., Jakubowski M., Puchalski C., 2015
Effects of wort clarifying by using carrageenan on diatomaceous earth dosage for beer
filtration, Czech Journal of Food Sciences, 33(4), doi:10.17221/92/2015-CJFS.
W pracy opisanej powyżej (O3) wykazałem przydatność karagenu do klaryfikacji
brzeczki, natomiast celem badań prezentowanych w publikacji O4 było oszacowanie
wpływu tego zabiegu na przebieg filtracji piwa gotowego. Klarowność piwa jest ważnym
czynnikiem wpływającym na preferencje konsumentów, a wystąpienia zmętnienia jest
często (mylnie) kojarzone z niską jakością produktu. Z tego względu usuwanie związków
tworzących zmętnienia ma duże znaczenie w produkcji browarniczej. Eliminowanie
nadmiaru białka i tanin jest znane jako stabilizacja koloidalna piwa.
Najbardziej popularnym sposobem uzyskania klarowności piwa jest jego filtracji,
która wiąże się z zastosowaniem ziemi okrzemkowej. Dawkowanie ziemi okrzemkowej
zależy od jakości surowców, procesu technologicznego, stosowania innych środków
stabilizujących, itp. Zazwyczaj ziemię okrzemkową stosuje się w ilości 70-200 g na hektolitr
piwa. Pomimo, że jest ona bardzo skuteczna, to z punktu widzenia problemów
zdrowotnych i środowiskowych, stosowanie ziemi okrzemkowej jest problematyczne. Pył
powoduje raka płuc, a szlam po produkcyjny stanowi duży wkład do odpadów browaru początkowa masa suchej ziemi okrzemkowej wzrasta niemal trzykrotnie. W konsekwencji,
aby zmniejszyć wpływ na środowisko warto ograniczyć zużycie ziemi okrzemkowej. Może
ona być zrealizowana jedynie wtedy, gdy zostanie zachowana odpowiednia klarowność
piwa. Jedną z potencjalnych opcji jest rozpoczęcie stabilizacji piwa na wczesnych etapach
produkcji, a mianowicie na warzelni - podczas gotowania brzeczki. Na tym etapie można
dodać karagen, w celu usunięcia niektórych związków tworzących zmętnienie, jeszcze
zanim brzeczka jest przekazywana do dalszych etapów produkcyjnych.
Dotychczas badania dotyczące stosowania karagenu w browarnictwie
koncentrowały się głównie na aspektach technologicznych, optymalizacji procesów
i jakości brzeczki (16)–(18). Brak było natomiast prac łączących aspekty klarowania
brzeczki karagenem, oraz ograniczenia dozowania ziemi okrzemkowej na etapie filtracji
piwa. Prezentowane badania wypełniły tę lukę, ukazując możliwość ograniczenia
dawkowania ziemi okrzemkowej poprzez zastosowanie karagenu podczas gotowania
brzeczki.
Produkcję brzeczki prowadzono zgodnie z procedurą kongresową EBC (19).
Brzeczkę uzyskaną po filtracji gotowano z dodatkiem lub bez karagenu. Stężenie karagenu
w brzeczce wynosiło 50 mg/dm3 (ta dawka została wybrana z badań wstępnych
z zastosowaniem 50, 100 i 200 mg/dm3). Karagen dodawano 10 minut przed końcem
wrzenia w postaci 5 ml wodnego roztworu zawierającego odpowiednią ilość polisacharydu
(do próby odniesienia dodano 5 cm3 czystej wody dodano). Ze względu na odparowywanie
wody, ekstrakt uzyskanej brzeczki wynosił 10°Plato. Aby ocenić zapotrzebowanie na
ziemię okrzemkową, do pobranych prób piwa (po usunięciu sedymentowanej biomasy
drożdży) dodano różne ilości ziemi okrzemkowej i mieszano przez 20 minut (mieszadło
magnetyczne ES24, 100 rpm). Stosowane dawki ziemi okrzemkowej to: 5, 20 i 40 g,
15
Aleksander Poreda
w przeliczeniu na 1 hektolitr piwa. Następnie piwo przefiltrowano przez filtr papierowy
i mierzono jego zmętnienie.
Zmętnienie piwa wytworzonego z dodatkiem karagenu było prawie 5-krotnie niższe
w porównaniu z próbą odniesienia. Takie znaczne różnice mogą być wyjaśnione przez fakt,
że białka tworzące zmętnienia wytrącają się bardziej intensywnie przez zastosowanie
karagenu. Reakcja pomiędzy karagenem i polipeptydami bazuje na oddziaływaniach
elektrostatycznych, a warunkiem koniecznym do flokulacji i wytrącania konglomeratów
jest schłodzenie brzeczki (20).
Zmętnienie piwa przed filtracją było kilka razy wyższe w próbie kontrolnej niż
w próbie uzyskanej z użyciem karagenu. Filtracja piwa kontrolnego, przy użyciu ziemi
okrzemkowej (dawka 40 g/hl piwa), obniżyła zmętnienie piwa o ok. 50% (z 70 do 34 jedn.
EBC), zaś piwa wstępnie klarowane karagenem o ok. 90%.
Gdy do filtracji piwa użyto 40 g ziemi okrzemkowej w przeliczeniu na 1 hl,
zmętnienie piwa wstępnie klarowanego karagenem było niższe od 1 jednostki EBC – takie
piwo nazywamy niemal krystalicznym. Przy tej samej dawce ziemi okrzemkowej, piwo
kontrolne po filtracji wykazywało zmętnienie na poziomie 34 jedn. EBC. W warunkach
handlowych, filtracja z użyciem ziemi okrzemkowej ma na celu osiągnięcie zmętnienia
mniejszego niż 1 jedn. EBC (21), przy czym stosowana zazwyczaj dawka to 70-200 g/hl
(22). Okazało się, że piwo kontrolne przefiltrowane z użyciem ziemi okrzemkowej w dawce
40 g/hl było bardziej mętne, niż piwo wcześniej klarowane karagenem, filtrowane
z użyciem ziemi okrzemkowej w dawce 5 g/hl.
Najważniejszym wnioskiem przeprowadzonych badań jest informacja o możliwości
ograniczenia dawkowania ziemi okrzemkowej w browarnictwie, dzięki wykorzystaniu
wstępnej klaryfikacji brzeczki karagenem. Brak jest wcześniejszych doniesień
o powiązaniu technik stosowanych na warzelni do klaryfikacji brzeczki, z poprawą
warunków filtracji piwa. Jest to więc pionierska praca, w której zaproponowałem
praktyczne rozwiązanie dla branży piwowarskiej, pozwalające ograniczyć zużycie ziemi
okrzemkowej. Korzyści płynące ze zmniejszenia zużycia ziemi okrzemkowej są bardzo
wymierne: z jednej strony poprawia się ekonomika produkcji (symulację obniżenia
kosztów opisałem w opisywanej publikacji), z drugiej, obniża się obciążenie środowiska
odpadami poprodukcyjnymi.
O5. Poreda A., Walczak A., 2015,
Jony magnezu obecne w wodzie technologicznej a stężenie jonów magnezu i cynku
w brzeczce słodowej, Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny, 6, 18-20.
Głównym źródłem jonów metali w brzeczce słodowej są słód i woda, natomiast
chmiel (z uwagi na niski udział masowy) wnosi jedynie 1-2% jonów obecnych w brzeczce
(23). Woda bogata w jony metali (szczególnie Mg i Ca), skutkuje wzrostem ich stężenia
w wytwarzanej brzeczce. Wymagania jakościowe dla wody technologicznej, faworyzują
jednak wodę miękką, czyli zawierającą jak najmniej związków mineralnych. Np. woda
16
Aleksander Poreda
pilzneńska (uważana często za wzorcową do celów browarniczych) zawiera 10 mg/dm3
jonów magnezu, a jej twardość całkowita wynosi 28 mg/dm3 CaCO3. Dla porównania woda
monachijska czy wiedeńska zawierają w litrze odpowiednio: 75 i 282 (mg Mg2+) oraz 264
i 689 (mg CaCO3) (24).
W prezentowanej pracy podjąłem próbę poznania przyczyn negatywnego wpływu
wody twardej na przebieg procesów w browarnictwie. Badałem wpływ ilości jonów
magnezu zawartych w wodzie technologicznej (w zakresie od 0 do 150 mg/dm3) na ich
stężenie w brzeczce słodowej. Próbowałem w ten sposób określić czy występuje inhibicja
uwalniania jonów Mg2+ ze słodu, przez zbyt duże ich stężenie w wodzie. Dodatkowo
określono, czy jony danego metalu (w tym przypadku magnezu) mogą hamować
uwalnianie również innych jonów (np. cynku).
Do produkcji brzeczki użyto słodu jasnego pilzneńskiego (50 g) oraz wody o różnym
stężeniu jonów magnezu: 0, 15, 25, 50, 70, 100 i 150 mg/dm3. Zacieranie prowadzano
według schematu wytwarzania brzeczki kongresowej (EBC) (19). Zacier po schłodzeniu
filtrowano przy użyciu filtra zaopatrzonego w watę, do momentu przesączenia całej
objętości. Otrzymaną brzeczkę, oraz młóto poddano analizie na zawartość jonów Mg2+
i Zn2+. Próbki młóta poddawano mineralizacji na mokro, następnie po odpowiednim
rozcieńczeniu próbki, wykonywano pomiar absorbancji przy pomocy spektrometru
VARIAN 240FS. Doświadczenie przeprowadzono w 4 powtórzeniach.
Stwierdzono, że stężenie jonów magnezu w wodzie nie ma wpływu na zawartość
ekstraktu w brzeczce. Dla wszystkich prób jego wartość wahała się w zakresie 8,7- 8,9°P.
W przypadku zastosowania wody bez dodatku jonów (próba kontrolna), ilość Mg²⁺
w brzeczce wyniosła 104,7 mg/dm³. W kolejnych próbach (15, 25 i 50 mg/dm³ wody),
teoretyczne (obliczone) stężenie Mg²⁺ nie różniło się istotnie od wartości stwierdzonych
empirycznie. Oznacza to, że jony magnezu dodane do wody, nie zostały utracone podczas
zacierania i filtracji, a ich obecność w brzeczce została potwierdzona empirycznie.
Natomiast poczynając od stężenia 70 mg/dm³ magnezu w wodzie, nastąpiło częściowe
zahamowanie wyługowania tych jonów do brzeczki, przy czym im wyższe stężenie Mg²⁺
w wodzie zastosowano, tym straty tych jonów były większe – w brzeczce wytworzonej
z wody o stężeniu Mg2+ wynoszącym 150 mg/dm3, sięgające nawet 15%. Dzięki
wykonanym doświadczeniom udowodniono, że nadmierna ilość Mg2+ w wodzie (>100
mg/dm3), powoduje ograniczenie ich ekstrahowania do brzeczki.
W młócie z prób zacieranych z wodą o stężeniu od 0 do 70 mg/dm³ stwierdzono
nieznaczną tendencję wzrostową jeśli chodzi o zawartość jonów magnezu. W tym zakresie
wartość statystyki p wahała się w granicach 0,07-0,20. Natomiast przy wodzie
o najwyższych stężeniach magnezu (100 i 150 mg/dm³), różnice w odniesieniu do prób “0”
i “15” były bardziej istotne (p<0,05). Wykazany wzrost ilości Mg2+, nastąpił na skutek
absorbowania części tych jonów w młócie. Masa młóta uzyskiwana w każdym wariancie
doświadczenia była stała (ok. 70 g), stąd należy sądzić, że to właśnie wzrost stężenia jonów
w młócie odpowiada za straty wykazane w wynikach analizy brzeczki.
Przy stężeniu 15 mg/dm³ Mg2+ w wodzie, stwierdzono obniżenie ilości jonów cynku
w brzeczce (z 1,2 mg/dm³ do 1,1 mg/dm³). W kolejnych wariantach doświadczenia, wraz
17
Aleksander Poreda
ze wzrostem stężenia jonów magnezu w wodzie, ilość cynku w brzeczce ulegała dalszemu
zmniejszeniu. Najniższą wartość (0,6 mg Zn2+/dm³) stwierdzono przy zastosowaniu wody
o stężeniu 100 mg Mg²⁺/dm³, tak więc ilość cynku w brzeczce zmalała dwukrotnie
w porównaniu do próby kontrolnej). Najwyższą zawartość cynku w brzeczce (1,2 mg/dm³)
otrzymano przy zacieraniu z wodą dejonizowaną, natomiast wzrost stężenia magnezu
w wodzie powodował zmniejszenie ilości cynku w brzeczce. Ograniczenie stężenia jonów
cynku w brzeczce, przez zbyt wysoką ilość jonów magnezu w wodzie technologicznej może
mieć negatywny wpływ na przebieg fermentacji. W doświadczeniach prowadzonych przez
Bromberga i in. (1997) wykazano, że fermentacja brzeczki zawierającej 86 mg Mg2+/dm3
oraz 0,06 mg Zn2+/dm3 przebiegała dwukrotnie szybciej niż w przypadku brzeczki o takiej
samej ilości jonów cynku, ale wyższym stężeniu Mg2+ (135 mg/dm3).
W przedstawionej pracy wykazałem, że jony magnezu obecne w wodzie
technologicznej stosowanej do wytwarzania brzeczki słodowej, po przekroczeniu pewnego
stężenia progowego (ok. 100 mg/dm3), powodują ograniczenie uwalniania tych jonów
z surowców do brzeczki. Sumaryczna ilość jonów dostarczonych do zacieru (ze słodem
i z wodą), nie przechodzi całkowicie do brzeczki, ale jest częściowo usuwana wraz
z młótem. Jony cynku są jeszcze bardziej podatne na inhibicję – magnez obecny w wodzie
nawet w niskim stężeniu (15 mg/dm3) obniża ilość jonów Zn2+ w brzeczce, w porównaniu
do próby wytworzonej z wody dejonizowanej. Udowodniony został jeden z mechanizmów
negatywnego wpływu twardości magnezowej na skład jonowy brzeczki. Praktyczne
znaczenie opisanych wyników, to ukazanie potrzeby uzdatniania (zmiękczania) wody
zawierającej zbyt wysoką zawartość jonów magnezu, szczególnie w browarach, w których
nie stosuje się suplementacji brzeczki jonami metali.
O6. Poreda A., Stefaniuk K., Hoc J., Zdaniewicz M., 2014,
Poprawa efektywności suplementacji brzeczki jonami cynku,
Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny, 2, 4-8.
W publikacji pt. „Poprawa efektywności suplementacji brzeczki piwnej jonami
cynku” podjąłem próbę oceny strat jonów cynku podczas procesu klarowania brzeczki
piwnej w kadzi wirowej typu „Whirlpool”. Jony cynku są kluczowe dla prawidłowego
przebiegu fermentacji brzeczki piwnej, a ich niedobór może nawet doprowadzić do
zatrzymania procesu fermentacji, przed uzyskaniem odpowiedniego stopnia
odfermentowania. Z tego względu, w browarach przemysłowych, stosuje się korekcję
składu jonowego brzeczki, poprzez dodatek soli cynku jeszcze na etapie warzelni.
Zazwyczaj suplementację przeprowadza się dodając odpowiednią porcję soli cynku na
etapie kadzi wirowej. Jest to ostatni zbiornik warzelni, w którym brzeczka jest jeszcze
gorąca (przed transferem do działu fermentacji następuje chłodzenie brzeczki przy użyciu
płytowego wymiennika ciepła), a po jej schłodzeniu wszelka ingerencja w skład niesie za
sobą duże ryzyko zakażenia mikrobiologicznego. Niestety, na tym etapie powstaje też duża
18
Aleksander Poreda
porcja tzw. osadów gorących (wynik połączenia substancji o charakterze białkowym
z polifenolami), które wykazują wysokie powinowactwo do jonów metali.
W skali przemysłowej (warzelnia o wybiciu brzeczki 1000 hl), zrealizowałem
projekt mający na celu sprawdzenie czy:
- podczas formowania się osadów gorących następuje strata dodawanych do brzeczki
w kadzi wirowej soli jonów cynku;
- sposób suplementacji wpływa na ilość jonów cynku, które znajdują się docelowo
w brzeczce; oraz czy można zmodyfikować procedurę suplementacji w taki sposób aby
zminimalizować straty jonów cynku.
Wyniki badań wykazały, że w warunkach przemysłowych, stopień wykorzystania
natywnego cynku obecnego w słodzie jest niższy niż 5%, co skutkuje potrzebą wzbogacania
brzeczki jonami tego pierwiastka. Aby ocenić efektywność suplementacji brzeczki jonami
cynku, porównano ich stężenie w dwóch typach brzeczek: bez dodatku oraz z dodatkiem
siarczanu cynku. Oznaczone empirycznie stężenie jonów cynku było niższe, niż teoretycznie
obliczona, oczekiwana wartość. Praktyczna wydajność suplementacji cynkiem wyniosła mniej
niż 50% (z ponad 160 g Zn2+ dodanych do brzeczki, jedynie 80 g Zn2+ stwierdzono w roztworze
po klarowaniu). Po przepompowaniu brzeczki pobrano próbę osadów gorących, w celu
analizy zawartości jonów cynku i weryfikacji, czy to silnie kompleksujące właściwości
związków białkowo – garbnikowych względem cynku są odpowiedzialne za występowanie
opisanych strat ww. jonu. W osadach wytrąconych z brzeczki niesuplementowanej stężenie
cynku było na poziomie ok. 40 mg/kg s.s., natomiast osad z brzeczki suplementowanej zawierał
znacznie wyższą ilość jonu, 137 mg/kg s.s. Na podstawie przedstawionych wyników
udowodniono, że standardowa procedura suplementacji brzeczki cynkiem na etapie wirowania
brzeczki jest mało wydajna, ze względu na intensywną absorpcję jonów, w wytrąconych
osadach gorących. W Browarze Żywiec, w którym realizowano badania,.
Zaproponowałem modyfikację sposobu suplementacji w celu ograniczenia strat
cynku. Polegała ona na opóźnieniu dodatku soli Zn2+ do kadzi, tak aby przed dodaniem do
brzeczki soli cynku, znaczna część osadów uległa już sedymentacji. Brzeczka
niesuplementowana zawierała 0,4 mg Zn2+ na litr, a brzeczka suplementowana w sposób
standardowy, ok. 1,2 mg/dm3. Modyfikacja metody suplementacji pozwoliła na uzyskanie
stężenia cynku w brzeczce na poziomie 1,8 mg/dm3. Opisany wzrost wydajności
suplementacji niesie za sobą potencjalne korzyści. Z jednej strony finansowe, związane
z obniżeniem zużycia siarczanu cynku. Ponadto pozwala na produkcję brzeczki
o powtarzalnym stężeniu Zn2+ (odchylenie standardowe było mniejsze w przypadku
modyfikowanej procedury w porównaniu z brzeczką uzyskaną w sposób standardowy).
Zawartość cynku w gorących osadach pochodzących z brzeczki suplementowanej na końcu
etapu wirowania (55 mg/kg s.s.), była znacznie niższa niż w osadach z brzeczki
suplementowanej standardowo (140 mg/kg s.s.).
Najważniejszym
wnioskiem
wynikającym
z przeprowadzonego
w skali
przemysłowej projektu było stwierdzenie, że poprawę wydajności suplementacji można
19
Aleksander Poreda
uzyskać przez opóźnienie dodatku siarczanu cynku do brzeczki. Przeprowadzenie ww.
procedury pod koniec opróżniania kadzi wirowej, powoduje, że efektywność suplementacji
wynosi niemal 90% - prawie cała ilość dodanych jonów znajduje się w brzeczce nastawnej.
Przedstawiony projekt badawczy i uzyskane wyniki stanowią dobry przykład, promowanej
współpracy między przemysłem, a światem nauki. Zmodyfikowana metoda suplementacji
brzeczki jonami cynku, pozwoli na zmniejszenie zużycia suplementów jonowych o ok. 30%,
co w skali roku stanowić będzie zauważalne oszczędności. Dodatkowo stosowanie
zmodyfikowanej metody suplementacji, zapewni mniejsze wahania składu jonowego
brzeczki.
O7. Poreda A., Tuszyński T., Zdaniewicz M., Sroka P., Jakubowski M., 2013
Support materials for yeast immobilization affect the concentration of metal ions in the
fermentation medium, Journal of the Institute of Brewing, 119, 164-171.
Od lat 80-tych ubiegłego wieku trwają intensywne badania naukowe nad
dopracowaniem technologii immobilizacji komórek drożdżowych, w celu zwiększenia
wydajności, skrócenia czasu oraz usprawnienia procesu fermentacji i dojrzewania piwa.
Oprócz przyspieszenia fermentacji głównej, prowadzone są również próby wykorzystania
drożdży immobilizowanych do prowadzenia dojrzewania – proces ciągły, trwający kilka
godzin, mógłby zastąpić kilkutygodniowe dojrzewanie piwa. Sprawą, która dotychczas nie
była poruszana w literaturze przedmiotu, a mogącą oddziaływać na przebieg procesów
z wykorzystaniem drożdży unieruchomionych, jest dostępność jonów metali. Materiały
wykorzystywane do immobilizacji komórek, mogą potencjalnie wiązać określone jony
metali, bądź je uwalniać.
W przedstawionej pracy opisałem wyniki badań ukierunkowanych na ocenę zmian
stężenia jonów metali w pożywce, po dodaniu wybranych materiałów, stosowanych do
unieruchamiania komórek drożdżowych. Szczególną uwagę poświęciłem hydrożelom
jonowym i polielektrolitom. Związki należące do pierwszej grupy mogą wiązać jony
znajdujące się w roztworze, jak również uwalniać nadmiar „swoich” jonów, tworzących te
żele. Przedmiotem moich badań był w tym przypadku alginian wapnia. Polielektrolity
znane są z silnego powinowactwa do jonów dwuwartościowych, a prezentowanych
badaniach grupę tę reprezentował poliakrylamid.
Alginian wapnia
Żel alginianowy składa się z liniowych łańcuchów zneutralizowanego kwasu
algininowego, połączonych jonami wapnia, w nierozpuszczalną w wodzie sieć.
Podejrzewano, że alginian wapnia umieszczony w roztworze wodnym absorbuje część
obecnych jonów metali, niezbędnych do prawidłowego wzrostu komórek drożdżowych.
W celu weryfikacji tej tezy żel alginianu wapnia w ilości 1 g/dm3 dodano do
wodnego roztworu zawierającego znane stężenie jonów magnezu, cynku, wapnia
i manganu. Pomiar stężenia jonów metali dokonywano co 10 minut od dodania do
roztworu hydrożelu, a na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że po 120
minutach stężenie jonów obniżyło się o 15-18%. Wyjątek stanowiły jony wapnia, których
20
Aleksander Poreda
stężenie wykazywało przeciwny trend. Już po 10 minutach od dodania alginianu do
roztworu, stężenie wapnia wzrosło 3-krotnie, a po 120 minutach obserwacji było 5-krotnie
większe niż w roztworze wyjściowym. Obserwowane zmiany były konsekwencją wymiany
jonowej, wskutek której jony magnezu, cynku i manganu były absorbowane przez matrycę
alginianową, natomiast jony wapnia były z niej uwalniane.
W celu oszacowania czy zmiana ciśnienia osmotycznego w roztworze wpływa na
absorbowanie i uwalnianie jonów metali z alginianu wapnia, dodano porcję ww. hydrożelu
do r-ru wodnego zawierającego oprócz wspomnianych minerałów także glukozę
w stężeniu 10%. Okazało się, że wzrost ciśnienia osmotycznego spowodował zwiększenie
szybkości uwalniania jonów wapnia z hydrożelu. W tym przypadku 5-cio krotny wzrost ich
stężenia zaobserwowano już po 40 minutach, a po zakończeniu eksperymentu (120 minut),
odnotowano 9-cio krotne zwiększenie stężenia jonów wapnia. Pozostałe jony były
absorbowane przez alginian wapnia (po 90-ciu minutach ich stężenie obniżyło się o 1020%). Stężenie glukozy w roztworze było znacznie wyższe niż wewnątrz matrycy
hydrożelu. Powodowało to migrację wody z wnętrza hydrożelu do środowiska, i związane
z tym skurczenie kulek alginianowych. W konsekwencji łańcuchy alginianu zbliżyły się do
siebie, a równowaga wymiany jonowej przesunęła się w kierunku uwalniania jonów
wapnia.
Kolejnym etapem badań było przeprowadzenie prób fermentacyjnych, w celu
oszacowania czy uwalniane w dużych ilościach jony wapnia będą wpływały na przebieg
fermentacji. Przygotowano kilka wariantów doświadczenia: 1) brzeczka fermentacyjna,
wzbogacona w jony wapnia do stężenia 350 mg/dm3 (takie stężenie uzyskuje się poprzez
dodanie do pożywki kuleczek alginianu wapnia), zaszczepiona czystą kulturą wolnych
komórek
drożdży;
2)
brzeczka
niewzbogacana,
zaszczepiona
drożdżami
unieruchomionymi na alginianie wapnia; 3) brzeczka niewzbogacana, szczepiona
drożdżami wolnymi (próba referencyjna). Przebieg fermentacji oceniano na podstawie
dobowych ubytków mas, związanych z wydzielanym przez komórki drożdży dwutlenkiem
węgla.
Próba z użyciem drożdży immobilizowanych fermentowała nieco wolniej niż próba
referencyjna. Podobne zjawisko zaobserwowano w próbie z drożdżami wolnymi,
fermentującymi brzeczkę o podwyższonym stężeniu jonów wapnia. Można więc
wnioskować, że wydłużony czas zafermentowania, nie jest wyłącznie skutkiem
ograniczenia transferu masy związanego z użyciem hydrożelu, ale także bardzo wysokiego
(w stosunku do standardowego dla brzeczek słodowych) stężenia jonów wapnia.
Po zakończeniu pierwszej fermentacji drożdże zostały przeszczepione do świeżej
porcji brzeczki referencyjnej (bez dodatku jonów wapnia), w celu przeprowadzenia
kolejnego procesu. Tym razem, komórki unieruchomione w kulkach alginianu wapnia
wykazały wyższą aktywności fermentacyjną. Proces prowadzony z ich udziałem zakończył
się wcześniej (po 5-ciu dniach, niż w przypadku komórek wolnych (po 6-ciu dniach).
W poszczególnych dniach fermentacji drożdże unieruchomione wytwarzały o ok. 10-20%
dwutlenku węgla więcej niż drożdże wolne. Dzięki wydzielanym pęcherzykom tego gazu
w kulkach hydrożelu powstały mikropęknięcia, które zaobserwowano przy pomocy
21
Aleksander Poreda
mikroskopu skaningowego. Poprawiły one warunki dyfuzji, a tym samym wymiany masy
między wnętrzem a środowiskiem zewnętrznym.
Poliakrylan potasu (PAC)
Poliakrylan potasu jest polimerem produkowanym na skalę przemysłową (a więc
stosunkowo tanim, i łatwo dostępnym), znajdującym zastosowanie do unieruchamiania
komórek drożdżowych. Przed przeprowadzeniem prób fermentacyjnych, zbadałem
w modelowym roztworze zdolności PAC do pobierania lub uwalniania jonów metali. W tym
celu PAC został dodany do wody (o znanym stężeniu wybranych kationów), oraz do 10%go roztworu wodnego glukozy, w ilości 1 g/dm3. Próby wody do analizy jonów metali
pobierano co 10 minut w celu oszacowania zmian spowodowanych dodatkiem
poliakrylanu. Przeprowadzone analizy ujawniły, że niezależnie od zawartości glukozy
w wodzie (0% i 10%), jony metali były absorbowane przez utworzony hydrożel, w tempie
około 5% na każde 10 minut. W pierwszej godzinie procesu hydrożel umieszczony
w wodzie bez dodatku glukozy, absorbował jony szybciej, niż umieszczony w próbie
z glukozą. W dalszym etapie (kolejna godzina), próby z glukozą wykazały dalszy spadek
stężenia omawianych jonów w roztworze. Po osiągnięciu stanu równowagi, w badanych
próbach stężenie jonów obniżyło się odpowiednio o: 40% (Mg2+ i Ca2+) oraz 50% (Zn2+
i Mn2+).
Sugeruje się, że obniżony stopień absorpcji jonów metali w przypadku stosowania
wody bez glukozy, może być związany z mniej skutecznym wiązaniem wody. Pochłanianie
wody następowało szybciej w próbie bez glukozy (maksymalny stopień uwodnienia
osiągnięty został po 60 minutach), w porównaniu do próby z roztworem glukozy (ok. 120
minut).
W kolejnym etapie opisywanych badań sprawdzałem, czy obniżone stężenie jonów
metali w pożywce, spowodowane dodaniem poliakrylanu potasu, wpływa na szybkość
fermentacji, oraz czy istnieje konieczność wzbogacania pożywki kluczowymi dla procesu
minerałami (Mg, Zn, Ca i Mn). Na podstawie analizy przebiegu fermentacji wnioskowałem,
że absorpcja jonów metali przez żel poliakrylanowy nie wpływa negatywnie na ich
dostępność, a w konsekwencji na przebieg fermentacji.
Po zakończeniu pierwszej fermentacji drożdże zostały zebrane i zaszczepione do
porcji świeżej brzeczki, w celu przeprowadzenia kolejnego procesu. W próbie z drożdżami
immobilizowanymi stwierdzono wyraźnie krótszą fazę spoczynkową, w porównaniu do
próby fermentowanej z udziałem komórek wolnych, jednak stopień odfermentowania był
taki sam we wszystkich wariantach doświadczenia. Proces fermentacji w próbach
o skorygowanym składzie jonowym, przebiegał wolniej, szczególnie w początkowej fazie.
Wysokie stężenie kationów dwuwartościowych mogło powodować inhibicję procesu,
w wyniku poprawy warunków wiązania łańcuchów hydrożelu, a tym samym zmniejszonej
zdolności do absorpcji wody. W konsekwencji obniżona mogła zostać również zdolność do
absorpcji komórek drożdżowych na powierzchni hydrożelu.
Do czasu przeprowadzenia opisywanych doświadczeń nie były opisywane próby
stosowania żelu poliakrylanowego do unieruchamiania drożdży w skali przemysłowej.
Opisywane próby są pod tym względem innowacyjną propozycją dla przemysłu
22
Aleksander Poreda
piwowarskiego. Istnieją doniesienia o pozytywnym wpływie dodatku poliakrylanu na
przebieg fermentacji stężonych brzeczek miodowych – skutkował on przyspieszeniem
procesu, a także osiągnięciem wyższego stopnia odfermentowania (25).
Stosowane w doświadczeniach materiały do immobilizacji drożdży (alginian wapnia
i poliakrylan potasu) wpływały istotnie na stężenie jonów metali kluczowych dla wzrostu
i metabolizmu drożdży. Alginian wapnia obniżał ilość jonów magnezu, cynku i manganu
w brzeczce, o ok. 10-25%, a wielokrotnie podnosił stężenie jonów wapnia. Natomiast
poliakrylan potasu, podczas pęcznienia, absorbował wszystkie z wymienionych jonów,
zmniejszając ich stężenie o ok. 50%.
W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że środowisko żelu stosowanego
do immobilizacji drożdży, nie ogranicza dostępności związków odżywczych w sposób na
tyle znacząco, aby wpływało to na przebieg fermentacji. Prawdopodobnie, poprzez
mechanizmy transportu aktywnego, komórki drożdżowe lokalnie obniżają stężenie jonów
w pożywce, co powoduje desorpcję jonów związanych w hydrożelu. Bazując na wynikach
uzyskanych w przedstawionych badaniach, stwierdzono, że nie ma potrzeby
rekompensacji (suplementacji pożywki jonami metali) ubytków jonów metali związanych
z absorpcją na hydrożelu. Przeciwnie, dodatek jonów może powodować większe
usieciowanie polielektrolitów, a w konsekwencji, obniżenie tempa fermentacji.
23
Aleksander Poreda
WNIOSKI
Wyniki opisanych badań wniosły istotny wkład w poszerzenie wiedzy dotyczącej
technologii browarniczej, ze szczególnym uwzględnieniem omawianych modyfikacji, a tym
samym w rozwój dyscypliny naukowej technologii żywności. Na podstawie uzyskanych
wyników wyciągnąłem następujące wnioski:
1. Wzrost udziału słodu pszenicznego w zasypie (od 0 do 60%) powoduje obniżenie ilości
jonów magnezu w brzeczce, z uwagi na większe straty tego jonu podczas filtracji
zacieru (absorpcja w młócie).
2. Stężenie jonów manganu i żelaza w osadach gorących powstałych po gotowaniu
brzeczki, wzrasta wraz ze wzrostem udziału słodu pszenicznego w zasypie, co
powoduje zmniejszenie ich stężenia w brzeczce nastawnej.
3. Zastosowanie grysu kukurydzianego w produkcji browarniczej (w ilości do 20% masy
zasypu), powoduje zmiany w wartościach parametrów jakościowych brzeczki: wzrost
zawartości ekstraktu fermentującego, obniżenie barwy brzeczki i stężenia DMS. Jednak
w produkcie finalnym występują wyłącznie niewielkie różnice w zawartości etanolu
i stopniu odfermentowania.
4. Substytucja słodu grysem kukurydzianym może w warunkach przemysłowych
powodować szybszy wzrost ciśnienia na filtrze (podczas filtracji piwa gotowego).
Zastosowanie wirówki do wstępnej klaryfikacji piwa przed filtracją pozwala na
uniknięcie ww. utrudnień filtracji.
5. Zastosowanie karagenu w stężeniu 50 mg/dm3 do wstępnej klaryfikacji brzeczki
niskostężonej, zwiększa jej klarowność, nie wpływając istotnie na przebieg fermentacji
i stopień odfermentowania. Stosowanie większej niż 50 mg/dm3 dawki karagenu
powoduje wzrost zmętnienia oraz większe straty brzeczki.
6. Dzięki wstępnemu klarowaniu brzeczki z użyciem karagenu, istnieje możliwość
zmniejszenia zużycia ziemi okrzemkowej podczas filtracji piwa, co stanowi korzyść
zarówno ekonomiczną, jak i środowiskową (zmniejszenie obciążenia środowiska przez
obniżenie ilości wytwarzanych odpadów).
7. Jony magnezu, obecne w wodzie technologicznej nawet w stosunkowo niskim stężeniu
(15 mg/dm3) ograniczają ługowanie jonów cynku do brzeczki, a po przekroczeniu
stężenia 100 mg/dm3 powodują także straty jonów magnezu.
8. Stosując odpowiednią procedurę suplementacji jonów cynku, czyli pod koniec
opróżniania kadzi wirowej „whirlpool”, można zwiększyć efektywność tej operacji o
50%, przez ograniczenie strat Zn2+ absorbowanych w gorących osadach. Oprócz
korzyści wynikających z obniżenia zużycia suplementów jonowych, uzyskuje się także
efekt lepszej powtarzalności składu jonowego brzeczki.
9. Złoża stosowane do unieruchamiania komórek drożdżowych mogą w znaczącym
stopniu modyfikować skład jonowy brzeczki. Hydrożele wytworzone z alginianu
wapnia, powodują wielokrotny wzrost stężenia tego jonu, przy jednoczesnym
obniżaniu ilości innych jonów dwuwartościowych. Natomiast użycie poliakrylanu
potasu skutkuje spadkiem stężenia wszystkich badanych jonów o ok. 50%, już po
24
Aleksander Poreda
2 godzinach od dodatku hydrożelu do pożywki. Nie wykazano jednak potrzeby
rekompensacji tych strat, ponieważ wzbogacenie brzeczki w jony zmienia warunki
tworzenia hydrożelu i jego właściwości, co powoduje zakłócenia w przebiegu
fermentacji.
25
Aleksander Poreda
S PI S
L I TE R A T UR Y
1.
Faltermaier, A., Waters, D., Becker, T., Arendt, E., and Gastl, M. (2014) Common wheat
( Triticum aestivum L.) and its use as a brewing cereal - a review, J. Inst. Brew.,
120(1), 1–15.
2.
Dhellot, J., and Kobawila, S. C. (2013) Physico-Chemical Characterization of Brew
during the Brewing Corn Malt in the Production of Maize Beer in Congo, Adv. J. Food
Sci. Technol., 5(6), 671–677.
3.
NIIR Board of Consultants & Engineers (2006) Wheat, Rice, Corn, Oat, Barley and
Sorghum Processing Handbook (Cereal Food Technology). Asia Pacific Business Press
Inc.
4.
De Francesco, G., Turchetti, B., Sileoni, V., Marconi, O., and Perretti, G. (2015)
Screening of new strains of Saccharomycodes ludwigii and Zygosaccharomyces
rouxii to produce low-alcohol beer, J. Inst. Brew., 121(March 2014), 113–121.
5.
Pires, E. J., Teixeira, J. a., Brányik, T., Brandão, T., and Vicente, A. a. (2015) Continuous
beer fermentation - diacetyl as a villain, J. Inst. Brew., 121(February 2014), 55–61.
6.
Szigeti, R., Miseta, A., and Kellermayer, R. (2005) Calcium and magnesium
competitively influence the growth of a PMR1 deficient Saccharomyces cerevisiae
strain., FEMS Microbiol. Lett., 251(2), 333–9.
7.
Stehlik-Tomas, V., Zetic, V., and Stanzer, D. (2004) Zinc, copper and manganese
enrichment in yeast Saccharomyces cerevisae, Food Technol. Biotechnol., 42(2), 115–
120.
8.
Bromberg, S. K., Bower, P. A., Fehring, J., Gerber, L., Lau, V. L., and Tata, M. (1997)
Requirements for Zinc, Manganese, Calcium in wort, J. Am. Soc. Brew. Chem., 55(3),
123–128.
9.
Jurek, K., Błażewicz, J., and Petrów, A. (2004) Properties of beer types produced with
milled corn products added and using a simplified technology, Food. Sci. Technol.
Qual., 3(40), 109–118.
10.
Pei, S. C., Sciences, L., College, F., August, T. H. L. J., Zhang, Y. Y., Cai, L., Hlj, T., and First,
A. (2010) Detection of Aflatoxin B1 in Corn , Rice , and Barley by ELISA , Using a
Heavy-Chain IgG 2b Isotype Monoclonal Antibody 1, J. Am. Soc. Brew. Chem., 68(1),
10–14.
11.
Jurek, K., and Petrów, A. (2003) Wpływ substytucji słodu przetworami
kukurydzianymi na zawartość azotu alfa-aminowego w brzeczkach laboratoryjnych.,
Food. Sci. Technol. Qual., 2(35), 49–60.
12.
Kunz, T., Seewald, T., Brandt, N., and Methner, F. (2013) Reducing Properties of
Fermentable and Nonfermentable Carbohydrates in Beverages and Brewing Process,
J. Am. Soc. Brew. Chem., 71(3), 124–130.
26
Aleksander Poreda
13.
Agu, R. C. (2002) A Comparison of Maize, Sorghum and Barley as Brewing Adjuncts, J.
Inst. Brew., 108(1), 19–22.
14.
Rehmanji, M., Gopal, C., and Mola, A. (2005) Beer stabilization technology-clearly a
matter of choice, Tech. Q. Master Brew. Assoc. Am., 42(4), 332–338.
15.
Rehmanji, M., Gopal, C., and Mola, A. (2002) A Novel Stabilization of Beer with
Polyclar® BrewbriteTM, Tech. Q. Master Brew. Assoc. Am., 39(1), 24–28.
16.
Dale, C., Tran, H., and Lyddiatt, A. (1996) Carrageenan mediated clarification of
dialysed wort systems, J. Inst. Brew., 102, 343–348.
17.
Dale, C., Tran, H., Lyddiatt, A., and Leather, R. V. (1996) Studies on the mechanism of
action of copper fining agents (κ carrageenan), J. Inst. Brew., 102, 285–289.
18.
Leather, R. V., Ward, I. L., and Dale, C. (1995) The effect of wort pH on copper finings
performance, J. Inst. Brew., 101, 187–190.
19.
(2004) EBC-Analytica. Nürnberg: Verlag Hans Carl Getränke-Fachverlag.
20.
Dale, C., Morris, L., Lyddiatt, A., and Leather, R. V. (1995) Studies on the molecular
basis of wort clarification by copper fining agents (kappa carrageenan), J. Inst. Brew.,
101, 285–288.
21.
Martinovic, S., Vlahovic, M., Boljanac, T., and Pavlovic, L. (2006) Preparation of filter
aids based on diatomites, Int. J. Miner. Process., 80(2), 255–260.
22.
Debourg, A. (1997) Improvements in Organoleptical and Physico Chemical Stabilities
of Beer, in School of Fermentation Technology, 5–29.
23.
Poreda, A., Bijak, M., Zdaniewicz, M., Jakubowski, M., and Makarewicz, M. (2015)
Effect of wheat malt on the concentration of metal ions in wort and brewhouse byproducts, J. Inst. Brew., 121(2), 224–230.
24.
Bamforth, C. W. (2006) Brewing: new technologies. Cambridge, England: Woodhead
Publishing Limited and CRC Press.
25.
Sroka, P. (2004) Charakterystyka fermentacji oraz zmiany zawartości niektórych
kwasów karboksylowych w brzeczkach miodowych.
27
Aleksander Poreda
4.
POZOSTAŁE OSIĄGNIĘCIA NAUKOWE
T E M A TY K A
PR O W AD Z O N Y C H BA D AŃ
W swojej działalności naukowej prowadzę prace badawcze związane z szeroko
pojętą technologią słodowniczą i browarniczą. Od roku 2006 na stanowisku asystenta,
a następnie (od roku 2008) na stanowisku adiunkta, zrealizowałem wiele różnorodnych
projektów badawczych, często we współpracy, lub na zlecenie zakładów przemysłowych.
Mój dotychczasowy dorobek naukowy można podzielić merytorycznie na kilka grup
tematycznych:
1. jony metali, a jakość drożdży i przebieg fermentacji,
2. intensyfikacja procesu fermentacji brzeczki piwnej,
3. surowce browarnicze i procesy warzelni,
4. klarowanie brzeczki i piwa
5. jakość mikrobiologiczna napojów.
1) JONY METALI A JAKOŚĆ DROŻDŻY I PRZEBIEG FERMENTACJI
Wiodącą tematyką w moim rozwoju naukowym jest rola jonów metali
w browarnictwie. Stały dostęp do wysokiej klasy sprzętu analitycznego oraz samodzielność
w obsłudze spektrometru absorpcji atomowej, dają mi szerokie możliwości badawcze
i analityczne. Dzięki specjalistycznemu przeszkoleniu oraz wieloletniemu doświadczeniu
w eksploatacji spektrometru VARIAN 240 (z atomizacją w płomieniu oraz kuwecie
grafitowej), dokonuję pomiarów zawartości jonów metali w surowcach, półproduktach,
produktach i odpadach poprodukcyjnych technologii browarniczej, zarówno jeśli chodzi
o pierwiastki występujące w stężeniach mierzonych w miligramach (atomizacja
płomieniowa), jak i w mikrogramach na litr (atomizacja elektrotermiczna).
Dzięki ponad 10 letniemu doświadczeniu w badaniach związanych z jonami metali,
oraz dorobkowi naukowemu w tym zakresie, przedstawiciele zakładów przemysłowych
chętnie podejmują ze mną współpracę przy realizacji prac badawczo-rozwojowch.
Koncentrują się one głównie na zapewnieniu optymalnego składu brzeczki piwnej, która
stanowi pożywkę dla drożdży piwowarskich. Stężenie jonów metali w brzeczce zależy od
użytych surowców, parametrów technologicznych procesów warzelni, oraz od jakości
wody. W tym zakresie wykonałem kilka projektów badawczych, a wyniki części z nich
opublikowałem w pracach będących składowymi działa naukowego (O1, O2, O5, O6, O7).
W moim dorobku naukowym znajduje się ponadto kilka innych prac, dotyczących
omawianej tematyki, których wyniki poniżej krótko scharakteryzuję.
28
Aleksander Poreda
Jony metali odgrywają kluczową rolę w zabezpieczaniu komórek drożdżowych
przed skutkami niesprzyjających warunków środowiska. Wyniki badań dotyczących
mechanizmów tego zjawiska opublikowałem w kilku pozycjach literaturowych 1 2 3 4.
W technologii browarniczej drożdże podawane są działaniu wielu czynników
stresowych, natury fizycznej, chemicznej lub biologicznej. W sytuacji zbyt wysokiego
poziomu wskazanych czynników, bądź kumulacji skutków ich działania, może następować
obniżenie żywotności drożdży, a w konsekwencji pogorszenie przebiegu fermentacji
i obniżenie jakości piwa. Reakcją komórek drożdżowych na czynniki stresowe jest
modyfikacja frakcji lipidów błony komórkowej, synteza białek szoku termicznego,
glikogenu czy trehalozy. Niektóre jony metali, np. magnez i mangan wykazują właściwości
ochronne w odniesieniu do wybranych czynników stresowych. Badania dotyczące
trehalozy dotyczą zazwyczaj drożdży piekarniczych. W literaturze przedmiotu niewiele jest
natomiast pozycji odnoszących kwestię trehalozy do drożdży piwowarskich. Podjąłem więc
próbę określenia wpływu wybranych stresów działających na komórki drożdżowe na
przebieg fermentacji. Starałem się jednocześnie weryfikować ochronne działanie jonów
magnezu w stosunku do toksycznego działania jonów cynku i podwyższonego ciśnienia
osmotycznego. Reakcję stresową drożdży badałem na podstawie stężenia trehalozy.
Zastosowano trzy różne czynniki stresowe: podwyższone stężenie jonów cynku (stres
chemiczny), wysokie stężenie glukozy (stres osmotyczny), oraz wielokrotne wykorzystanie
gęstwy drożdżowej (stres technologiczny). W doświadczeniu analizowałem wzrost
biomasy, szybkość fermentacji, wewnątrzkomórkowe stężenie trehalozy, oraz stężenie
jonów metali w drożdżach.
Drożdże piwowarskie generalnie nie zawierają dużych ilości trehalozy,
w przeciwieństwie do drożdży piekarniczych, w których stężenie tego disacharydu wynosi
ponad 15% w suchej masie. Jest to spowodowane warunkami wzrostu: brakiem dostępu do
tlenu, niskim stężeniem glukozy, umiarkowaną temperaturą podczas fermentacji.
Omawiany disacharyd, charakterystyczny dla drożdży wzrastających w niesprzyjających
warunkach, obecny jest w biomasie drożdży piwowarskich w ilościach mniejszych niż
w drożdżach piekarniczych (maksymalnie 3% s.s.).
Stwierdziłem, że przyrost biomasy komórek drożdżowych obniżał się, wraz ze
wzrostem stężenia jonów cynku użytych w stężeniu 80, 250 i 500 mg/dm3. Jony cynku,
pomimo że kluczowe dla przebiegu fermentacji, w zbyt wysokim stężeniu działają
stresogennie na drożdże browarnicze. Przy każdym z wymienionych stężeń cynku,
zastosowano różne poziomy jonów magnezu (50, 150 i 300 mg/dm3), w celu oceny ich
Poreda A., Tuszyński T.: Trehalose as stress indicator in brewer’s yeast and factors influencing its content,
FoodMicro 2006 the 20th International ICFMH Symposium Bologna, Italy, 29.08-02.09.2006.
2 Poreda A., Tuszyński T.: Influence of magnesium and zinc ions on trehalose synthesis and fermentation
activity in brewing yeast Saccharomyces carlsbergensis, Referat wygłoszony podczas XI International
Scientific Conference “Metal ions and other abiotic factors in the environment”, Kraków, 2006.
3 Poreda A., Tuszyński T., 2007, Influence of magnesium and zinc ions on trehalose synthesis and
fermentation activity in brewing yeast Saccharomyces carlsbergensis, Ecological Chemistry and Engineering, ,
14(2), 197-207.
4 Tuszyński T., Poreda A., Trzetrzelewska-Lalik E., Duda-Chodak A.: Changes of trehalose concentration in
yeast during brewers' wort fermentation, STU, Bratislava, Laboralim 2009. Recent Progress in analytical
methods of food, 330-333, 2009.
1
29
Aleksander Poreda
zdolności do łagodzenia skutków stresu chemicznego związanego z podwyższoną ilością
Zn2+. Ilość biomasy wzrastała, wraz ze wzrostem stężenia Mg2+, a tendencja ta występowała
przy każdym poziomie jonów Zn2+.
Stresujące oddziaływanie jonów cynku było większe, w przypadku pożywki
o niższym stężeniu ekstraktu. W pożywce o ekstrakcie 9°Plato ilość uzyskanej biomasy
była niższa o 40% przy najwyższym stężeniu jonów cynku (w porównaniu do pożywki
o najniższej zawartości Zn2+), natomiast w pożywkach bardziej stężonych (15 i 20°Plato),
było to odpowiednie o 35% i 20% mniej.
Stwierdziłem, że drożdże piwowarskie syntezują znacznie więcej trehalozy podczas
fermentacji pożywki syntetycznej (ok. 2,6% s.m.) niż brzeczki słodowej (ok. 0,8% s.m.).
Pożywka syntetyczna jest znacznie uboższa, szczególnie w aspekcie składu mineralnego,
więc warunki panujące w tego rodzaju medium można traktować jako specyficzna forma
stresu. Tak jak w przypadku innych typów stresu, skutkiem w tym przypadku była
wzmożona synteza i akumulacja trehalozy.
Zawartość trehalozy w drożdżach wzrastała proporcjonalnie do ekstraktu
zastosowanej brzeczki, i wynosiła odpowiednio 0,2; 0,5 i 0,8% s.m. dla brzeczek 9, 15
i 20°Plato. Wielokrotne wykorzystanie gęstwy drożdżowej także skutkowało wzrostem
zawartości trehalozy w komórkach drożdżowych, przy czym efekt ten był łagodzony przez
podnoszenie ekstraktu brzeczki.
Jony metali nie wykazały istotnego wpływu na ilość trehalozy akumulowanej
w drożdżach podczas fermentacji brzeczki słodowej. Prawdopodobnie brzeczki słodowe,
charakteryzujące się kompleksowym składem chemicznym, zawierały odpowiednią ilość
związków wiążących jony, dzięki czemu złagodzony został stres związany z wysokim
stężeniem jonów cynku. Wykazano natomiast istotny wpływ jonów metali na stężenie
trehalozy w drożdżach w przypadku stosowania pożywki syntetycznej.
Kolejny temat badawczy dotyczył interakcji jakie zachodzą między
poszczególnymi jonami metali ważnymi dla wzrostu drożdży browarniczych. Wyniki
dotyczące opisywanych zjawisk były publikowane zarówno w recenzowanych
pracach naukowych, jak i referowane podczas konferencji międzynarodowych5 6 7 8 9.
Badając interakcje między poszczególnymi jonami podczas fermentacji
stwierdziłem, że wzrost stężenia jonów magnezu czy cynku w brzeczce, powoduje większą
Poreda A., Antkiewicz P., Tuszyński T., Makarewicz M., 2009, Accumulation and Release of Metal Ions by
Brewer’s Yeast During Successive Fermentations, Journal of the Institute of Brewing, 115, 78-83.
6 Poreda A., Antkiewicz P.: The rate of uptake and release of Ca, Mg and Zn ions by serially repitched yeast
slurry during industrial fermentation process. Referat wygłoszony podczas 32nd European Brewery
Convention, Hamburg, 10-14 maja 2009.
7 Poreda A., Tuszyński T.: Metal ions interactions during brewer`s wort fermentations, Referat wygłoszony
podczas Central European Congress of Life Sciences EURO BIOTECH 2010, 20-22 września 2010.
8 Poreda A., Tuszyński T.: Interactions between Mg2+, Zn2+ and Ca2+ and their accumulation in brewers yeast
during wort fermentation, FoodMicro 2006 the 20th International ICFMH Symposium Bologna, Italy, 29.0802.09.2006.
9 Poreda A., Tuszyński T., 2010, Interactions between metal ions and their effect on brewer’s wort
fermentation performance. Acta Biochimica Polonica, 57, suppl. 3(28).
5
30
Aleksander Poreda
bioakumulację tych jonów w biomasie drożdży. Podobne zjawisko ma miejsce w przypadku
wapnia, jednak przebieg zmian jego stężenia w biomasie drożdżowej zależny jest
dodatkowo od funkcji pełnionej przez ten jon, w procesie flokulacji. W tej fazie procesu,
kiedy komórki drożdży łączą się w większe konglomeraty za pomocą mostków lektynowowapniowych, kilkukrotnie wzrasta ilość jonów wapnia wiązanych przez biomasę, co
powoduje obniżenie ich stężenia w odfermentowanej brzeczce.
Stwierdziłem, że wzrost początkowego stężenia danego jonu w pożywce, skutkował
większą jego akumulacją w komórkach drożdżowych podczas procesu fermentacji.
Dodatkowo zaobserwowałem specyficzną interakcję między stosowanymi jonami: każdy
z nich, ograniczał pobieranie drugiego. Warto jednak nadmienić, że magnez wykazywał
większą zdolność do ograniczania pobierania jonów cynku, niż cynk magnezu. Podniesienie
stężenia Mg2+ w pożywce z 50 do 300 mg/dm3, powodowało ponad 5-cio krotne obniżenie
ilości pobranych przez drożdże jonów cynku (z ok. 17 do ok. 3 mg/g s.m. drożdży).
Natomiast podnosząc stężenie Zn2+ w pożywce z 80 do 500 mg/dm3, ilość pobranych przez
drożdże jonów magnezu została obniżona z 3,2 do 2,3 mg/dm3.
Zastosowanie jonów magnezu do utrzymania stosunkowo niskiego
wewnątrzkomórkowego stężenia jonów cynku, pomogło zachować aktywność drożdży, ich
zdolność do namnażania i utrzymania biochemicznych funkcji niezbędnych do
prowadzenia beztlenowej utylizacji cukrów. Jednym ze sposobów łagodzenia ujemnych
skutków toksycznego działania metali, jest więc stosowanie suplementacji pożywki jonami
magnezu.
Stwierdzono, że przez zastosowanie najwyższego stężenia Mg2+ (300 mg/dm3),
w pożywce o stężeniu ekstraktu 20°P, ilość zgromadzonej w komórkach drożdżowych
trehalozy była niższa o 25%, w stosunku do wartości stwierdzonych w próbie kontrolnej
(zawierającej 50 mg/dm3 jonów magnezu). W pożywce o niższym stężeniu ekstraktu
(15°P), podobne zmniejszenie ilości trehalozy uzyskałem przy zastosowaniu niższej dawki
jonów magnezu (150 mg/dm3). W tej pożywce, jony magnezu obecne w stężeniu
najwyższym (300 mg/dm3), powodowały efekt odwrotny – wzrost stężenia trehalozy.
W ten sposób udowodniłem, że zapotrzebowanie drożdży na jony magnezu, zależy od
stężenia ekstraktu fermentowanej pożywki.
Wpływ wielokrotnego wykorzystania drożdży i czasu trwania fermentacji, na ilość
zgromadzonej trehalozy był bardziej znaczący w pożywkach o niskiej zawartości ekstraktu.
W przypadku pożywki o stężeniu ekstraktu 20°Plato , drożdże po zakończeniu trzeciego
cyklu fermentacyjnego (po 3-ciej szarży), zawierały o 20% trehalozy więcej, niż drożdże po
pierwszej szarży. Natomiast przy stosowaniu pożywki o niższym ekstrakcie (15°Plato),
w drożdżach szarży trzeciej zawartość trehalozy była o 50% wyższa, niż w drożdżach
używanych jednokrotnie.
31
Aleksander Poreda
Część moich wyników z badań dotyczących jonów metali a także zmian ich stężenia
w biomasie drożdżowej podczas fermentacji zaprezentowałem podczas obrad Szkoły
Technologii Fermentacji w roku 200710.
W celu upowszechnienia wiedzy dotyczącej roli jonów metali w browarnictwie,
a w szczególności informacji praktycznych związanych z analityką jonów metali w próbach
browarniczych (np. słód, brzeczka, piwo, drożdże), zainicjowałem i byłem współautorem
publikacji przeglądowej na ten temat. Poprzez zamieszczenie ww. publikacji
w wydawnictwie Szkoły Technologii Fermentacji (2005), praca ta dotarła do szerokiego
grona przedstawicieli polskiego przemysłu piwowarskiego11.
Browarnictwo jest unikalne wśród innych technologii fermentacyjnych,
z uwagi na wielokrotne wykorzystanie gęstwy drożdżowej. Tematyka związana
z przeszczepianiem drożdży do kolejnych fermentacji była podjęta w badaniach,
podczas których sprawdzałem intensywność pobierania i uwalniania jonów metali
podczas fermentacji, oraz czy zależy ona od krotności wykorzystania biomasy.
Przeprowadziłem statyczne próby fermentacyjne, podczas których wielokrotnie
używałem biomasę drożdżową (drożdże odebrane po zakończeniu fermentacji,
przeszczepiano do kolejnej porcji świeżej brzeczki). Poszczególne próby oznaczone są
symbolami od F1 do F5. Podczas fermentacji analizowałem przyrost biomasy i szybkość
wydzielania dwutlenku węgla, w próbach drożdży i brzeczki pobieranych co 24 h,
analizowałem stężenie jonów Mg2+, Zn2+, Ca2+.
Drożdże używane wielokrotnie do prowadzenia kolejnych fermentacji brzeczki
słodowej, wykazały zróżnicowanie w przyroście biomasy oraz odfermentowaniu brzeczki.
Najbardziej znacząca różnica była stwierdzona podczas pierwszego wykorzystania
drożdży. W tym przypadki zarówno ilość uzyskanej biomasy, jak i szybkość zużywania
składników ekstraktu był znacznie niższy niż w kolejnych fermentacjach. Metabolizm
drożdży w kolejnych rzutach fermentacyjnych miał swoje odzwierciedlenie w procesach
pobierania i uwalniania jonów metali. Dla wszystkich badanych jonów metali schemat
zmian ich zawartości w komórkach drożdżowych był podobny. Podczas fazy adaptacyjnej,
przed rozpoczęciem fermentacji burzliwej, komórki pobierały jony metali, natomiast
w kolejnych dniach procesu stopniowo je uwalniały. Analiza ilościowa opisanych procesów
wykazała, że drożdże używane po raz pierwszy różniły się istotnie od tych, które używany
były wielokrotnie. Pierwsze, pobierały znacznie wyższe ilości jonów, niż drożdże użyte
wielokrotnie.
Z przeprowadzonych badań można wnioskować, że regulacja pobierania
i uwalniania jonów metali przez drożdże, odzwierciedla zmiany w metabolizmie oraz
fizjologii komórek drożdżowych, używanych wielokrotnie do prowadzenia fermentacji
Poreda A., Antkiewicz P., Makarewicz M.: Jony metali, ich rola i regulacja wewnątrzkomórkowego stężenia
w drożdżach piwowarskich, Referat wygłoszony podczas XII Szkoły Technologii Fermentacji „Piwowarstwo
polskie w Unii Europejskiej”, 21-24 marca 2007.
11 Dobrowolski R., Poreda A., Antkiewicz P., Wykorzystanie absorpcyjnej spektrometrii atomowej do
szybkiego oznaczania mikroskładników w surowcach browarniczych i brzeczce, Materiały X Szkoły
Technologii Fermentacji, 20-23.04.2005, Wisła, 135-161.
10
32
Aleksander Poreda
w produkcji browarniczej. Podczas propagacji (warunki tlenowe), kiedy intensywność
rozmnażania jest bardzo wysoka, drożdże zawierają ponad 3-krotnie więcej jonów
magnezu, niż podczas fermentacji, kiedy dominuje oddychanie beztlenowe. Potwierdza to
kluczowe znaczenie tych jonów w procesach podziału komórki. Z kolei jony wapnia,
wiazane są intensywnie pod koniec procesu fermentacji, w celu umożliwienia tworzenia
mostków wapniowo lektynowych, niezbędnych podczas flokulacji komórek drożdżowych.
W celu poszerzenia zakresu swoich zainteresowań naukowych, podejmowałem
również badania dotyczące jonów metali w odniesieniu do procesów i produktów innych
branż przemysłu spożywczego. Wyniki badań związanych z wpływem jonów metali na
wzrost i właściwości technologiczne drożdży piekarniczych referowane były podczas
International Conference Biotechnology 2008, w Czechach12.
2) INTENSYFIKACJA PROCESU FERMENTACJI BRZECZKI PIWNEJ
Podejmując kolejne wyzwania badawcze, kieruję się zazwyczaj potrzebami
wyrażanymi przez partnerów przemysłowych, z którymi Katedra Technologii Fermentacji
i Mikrobiologii Technicznej ma intensywne kontakty, zarówno w zakresie nauki, jak
i kształcenia studentów. Dzięki uczestnictwu w wielu międzynarodowych konferencjach
naukowych, staram się tworzyć nowe sieci współpracy, czego najlepszym przykładem był
wyjazd na kongres EBC do Hamburga, w roku 2009. Podczas rozmów przy stoisku firmy
ISO-MIX (obecnie Alfa-Laval, Dania), udało mi się przekonać przedstawicieli tej firmy do
podjęcia współpracy i realizacji wspólnego projektu badawczego. W konsekwencji nasza
Uczelnia została liderem projektu badawczego, w którym uczestniczyły także ww. firma
(Alfa-Laval) oraz Browar w Żywcu (Grupa Żywiec S.A.). Efektem tych działań był trwający
ponad 3 lata projekt badawczy, realizowany w skali przemysłowej, którego wartością
dodaną była praca doktorska (obroniona w 2014 roku), w której pełniłem rolę promotora
pomocniczego. Celem naukowym projektu była weryfikacja przydatności głowicy
rotacyjnej (urządzenia dotychczas używanego jako głowica myjąca), do mieszania
zawartości tanku fermentacyjnego, a tym samym intensyfikacji i przyspieszenia procesów
w dziale fermentacji.
Już rok po wstępnych rozmowach, dokonana została modyfikacja konstrukcji tanku
cylindryczno konicznego o pojemności 5000 hl, w celu zamontowania w jego wnętrzu
instalacji do mieszania fermentującej brzeczki. Na kolejnym kongresie EBC w Glasgow
(2013) przedstawiłem referat ustny, w celu zaprezentowania wyników realizowanych do
tej pory badań13. Główne wnioski z wykonanych doświadczeń to: możliwość znacznego
przyspieszenia procesu chłodzenia zawartości tanku fermentacyjnego po zakończeniu
fermentacji głównej (redukcja czasu o około 50%), a także potencjalne przyspieszenie
Makarewicz M., Poreda A., Drożdż I., Polok A.: Influence of some metal ions on technological features of
baker’s yeast during dynamic cultivation on natural medium, Scientific Pedagogical Publishing, Biotechnology
2008. Plant Biotechnology, 2, 103-105, 2008.
13 Poreda A., Zdaniewicz M., Antkiewicz P., Tuszyński T.: Application of cost/time saving solution (Rotary Jet
Head) – suitability and inﬂuence on product quality. 33rd International Congress of the European Brewery
Convention, Glasgow, 22-26 maja 2011.
12
33
Aleksander Poreda
przebiegu fermentacji (przy założeniu ciągłego monitorowania parametrów procesu,
i zautomatyzowanego sterowania jego przebiegiem). Kolejne wyniki uzyskiwane podczas
wykonywania doświadczeń referowane były w formie wykładu podczas 3-ciego
Międzynarodowego Sympozjum Młodych Naukowców sektora słodowniczego,
browarniczego i destylacyjnego w Nottingham (2012)14 oraz na seminarium
organizowanym przez Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno Spożywczego w Warszawie
(rok 2013)15, a także na konferencji z cyklu „Żywność XXI wieku”16.
Obecnie w recenzji wydawniczej jest publikacja naukowa17 obejmująca m.in. wyniki
opisywanego projektu, w zakresie stężenia związków lotnych w piwie wytworzonym przy
użyciu głowicy rotacyjnej.
3) SUROWCE BROWARNICZE I PROCESY WARZELNI
Browarnictwo rozwijało się bardzo dynamicznie w ostatnich kilkudziesięcioleciu
latach, a nowe rozwiązania surowcowe, techniczne i technologiczne w szczególny sposób
można zauważyć w dziale warzelni. Nowe materiały z jakich wytworzone są zbiorniki
warzelni, rozwiązania techniczne ogrzewania zacieru i brzeczki, zagadnienia związane
z odzyskiwaniem energii, uczyniły dział warzelni współczesnych browarów, bardzo
nowoczesną jednostką produkcyjną. Wprowadzanie nowych surowców lub znaczne
zwiększanie ich udziału w zasypie, niesie za sobą konieczność przeprowadzenia badań,
w celu zapewnienia odpowiedniej jakości brzeczki, a tym samym piwa.
W swoich pracach zajmowałem się nie tylko surowcami słodowymi, ale także
jakością wody technologicznej. Wyniki badań związanych z jakością wody, oraz substytucją
słodu grysem kukurydzianym (realizowane w Browarze w Żywcu), lub słodem
pszenicznym, relacjonowałem w obrębie prac wchodzących w skład osiągnięcia
naukowego (O1 i O2). Dodatkowo, wyniki badań nad wykorzystaniem grysu
kukurydzianego realizowanych w skali przemysłowej, publikowane były na Europejskim
Kongresie Browarniczym18 w Luksemburgu, w roku 2013.
Obecnie, we współpracy z Browarem Okocim w Brzesku, realizuję projekt badawczy
mający na celu weryfikację wniosków uzyskanych w skali laboratoryjnej. Celem
nadrzędnym projektu jest określenie wpływu jakości wody (pochodzącej z różnych
Zdaniewicz M., Poreda A., Tuszyński T., Antkiewicz P., Application of mechanical agitation as a mean to
improve wort fermentation performance, 3rd International young scientists symposium for the brewing,
distilling and malting sectors, Nottingham, 2012
15 Zdaniewicz M., Poreda A., Tuszyński T., Antkiewicz A., Głowica Rotacyjna elementem usprawniającym
proces fermentacji w technologii CKT, IBPRS „Aktualne trendy i problemy w przemyśle piwowarskim
i słodowniczym”, "„Aktualne trendy i problemy w przemyśle piwowarskim i słodowniczym” IBPRS,
Warszawa, 2013
16 Zdaniewicz M., Tuszyński T., Poreda A., „Wpływ procesu mieszania brzeczki piwnej na wybrane parametry
fermentacji” XI Konferencja Naukowa z cyklu „Żywność XXI wieku”, Kraków 18-19 września 2011.
17 Zdaniewicz M., Poreda A., Tuszyński T., Rotary jet head – device for speeding up beer production process,
Czech Journal of Food Science (złożona do druku, 2015)
18 Poreda A., Zdaniewicz M., Antkiewicz P., All-malt Beer vs. non all-malt: how much corn does it take to make
a difference? (industrial tests), 34th International Congress of the European Brewery Convention,
Luxemburg, 26-30 maja 2013.
14
34
Aleksander Poreda
browarów, a więc różniącej się m.in. pod względem zawartości mikroskładników) na
jakość wytwarzanej brzeczki. Część wyników tych badań wchodzi w skład osiągnięcia
naukowego (O5).
W celu lepszego poznania mechanizmów determinujących skład jonowy brzeczki
oraz lepszej interpretacji wyników uzyskiwanych w badaniach prowadzonych w browarze,
zrealizowałem również badania dodatkowe. Ich celem było określenie wpływu ilości
użytego słodu na stężenie jonów cynku i magnezu w brzeczce, a wyniki zostały
opublikowane w recenzowanym czasopiśmie o zasięgu krajowym19. Stężenie jonów
magnezu w brzeczkach wytworzonych ze wzrastającej ilości słodu jęczmiennego wzrastało
wraz ze wzrostem masy słodu użytej do zacierania. Okazało się jednak, że zależność ta nie
jest prostoliniowa, ponieważ poprzez zwiększenie ilości słodu wzrasta również grubość
warstwy filtracyjnej, a tym samym ilość odpadów w postaci młóta. Po przeliczeniu ilości
jonów metali w brzeczce na ilość obecnego w niej ekstraktu, stwierdzono, że obniżała się
ona proporcjonalnie do wzrostu masy użytego słodu. Wymierną korzyścią
przedstawionych wyników jest wskazanie potrzeby szczegółowego monitorowania
mikroskładu brzeczki, szczególnie szczególnie przy produkcji piwa metodą brzeczek
stężonych HGB (and. High gravity brewing). Dzięki temu, można zastosować odpowiednią
suplementację, w celu zapewnienia optymalnych warunków wzrostu drożdży. Ma to
szczególne znaczenie z uwagi na opisane wcześniej reakcje stresowe drożdży,
spowodowane wzrostem stężenia ekstraktu brzeczki, a w konsekwencji wyższym
stężeniem etanolu (w tych warunkach wzrasta zapotrzebowanie drożdży na kluczowe jony
metali, w tym magnezu).
Obszarem, którego popularność wśród naukowców rośnie w ostatnim okresie jest
stabilność sensoryczna piwa. Duży wpływ na ten parametr jakościowy ma obciążenie
cieplne podczas procesów produkcyjnych, mierzone przy pomocy indeksu kwasu
tiobarbiturowego (ang. TBI – Thiobarbituric acid index). Podczas wcześniejszego kongresu
EBC (2011) prezentowałem wyniki dotyczące analizy zmian wartości TBI20,
w przemysłowym cyklu produkcyjnym, w celu wskazania potencjalnych możliwości
obniżenia obciążenia termicznego zacieru i brzeczki.
4) KLAROWANIE BRZECZKI I PIWA
Piwa jasne typu lager charakteryzują się złocistą barwą oraz bardzo niskim
zmętnieniem. Już kilka lat temu byłem współautorem doniesienia dotyczącego zalet
stabilizacji piwa metodą kombinowaną21, a wnikliwe badania dotyczące różnych metod
zapewniania odpowiedniej klarowności piwa opisałem w dwóch pozycjach osiągnięcia
19
Poreda A., Van Ackere Y., Zdaniewicz M., 2015, Stężenie jonów cynku i magnezu w brzeczce słodowej o
różnej zawartości ekstraktu, Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny, 3, 22-24.
20 Zdaniewicz M., Poreda A., Antkiewicz P., Makarewicz M., Brewhouse process design in order to reduce beer
ageing - TBI and furfural analysis in wort and beer. 33rd International Congress of the European Brewery
Convention, Glasgow, 22-26 maja 2011.
21 Antkiewicz P., Poreda A., Watral A., Próba optymalizacji procesu stabilizacji piwa metodą kombinowaną,
Materiały Konferencyjne XXXVII Sesji Naukowej Komitetu Nauk o Żywieniu PAN, 26-27.09.2006.
35
Aleksander Poreda
naukowego. W jednej z publikacji opisałem konsekwencje technologiczne i jakościowe
stosowania karagenu do wstępnej klaryfikacji brzeczki (O3), natomiast w drugiej
przedstawiłem potencjalne korzyści tej techniki, związane z możliwością ograniczenia
dawkowania ziemi okrzemkowej podczas filtracji piwa (O4).
Dzięki nawiązaniu aktywnej współpracy z Katedrą Procesów i Urządzeń Przemysłu
Spożywczego, w ostatnich latach angażuję się także w realizację badań o charakterze
inżynieryjnym. Badania te dotyczą procesu klarowania brzeczki piwnej, a ich główny cel to
pozyskanie nowej wiedzy dotyczącej zjawiska separacji osadu gorącego w specyficznych
warunkach przepływowych występujących w separatorze typu whirlpool.
W celu zidentyfikowania przepływu pierwotnego i przepływów wtórnych
wykorzystano zaawansowane metody obliczeniowe z zakresu numerycznej mechaniki
płynów oparte na metodzie objętości kontrolnej oraz anemometryczne pomiary laserowe.
W badaniach wykorzystano zaawansowane techniki symulacyjne i eksperymentalne, aby
opracować analizę oddziaływania przepływów wtórnych na zjawisko specyficznego
formowania się stożka osadu gorącego. W separatorze z zawirowaniem, który jest
powszechnie stosowany na warzelniach, występuje naturalne zjawisko oddzielania fazy
stałej (osadów białkowo-grabnikowych) od brzeczki piwnej. Rozdział następuje
grawitacyjnie i jest wspomagany zawirowaniem uzyskiwanym poprzez specyficzny sposób
napełniania zbiornika.
Prace badawcze dotyczące poznania zależności pomiędzy przepływami
występującymi w kadzi wirowej, oraz optymalizacja konstrukcji, a także opracowanie
nowatorskiej koncepcji jej napełniania były przedmiotem projektu badawczego
NN313429639 pt: „Opracowanie modeli symulacyjnych i badania eksperymentalne
dotyczące przepływu i rozdziału mieszaniny separowanej w kadzi wirowej”, w którym
byłem wykonawcą.
Na podstawie uzyskanych wyników, zaproponowane zostały modyfikacje
konstrukcji kadzi osadowej typu whirlpool. Poprawiają one warunki formowania się
przepływu wtórnego odpowiedzialnego za powstawanie stożka osadu gorącego. Wyniki
prac w tym zakresie zostały upowszechnione w kilku publikacjach 22 23 24 25 26.
5) OCENA JAKOŚCIOWA WÓD I NAPOJÓW
Chcąc poszerzyć swoje zakres swoich kompetencji o zagadnienia wykraczające poza
technologię browarniczą, podejmowałem również tematykę związaną z szeroko pojętą
mikrobiologią żywności oraz jakością wód i napojów bezalkoholowych.
Jakubowski M., Wyczałkowski W., Poreda A., 2015 Flow in a symmetrically filled whirlpool: CFD modelling
and experimental study based on Particle Image Velocimetry (PIV), Journal of Food Engineering,145, 64-72.
23 Jakubowski M., Sterczyńska M., Matysko R., Poreda A., 2014, Simulation and experimental research of the
flow inside a whirlpool separator, Journal of Food Engineering, 133, 9-15.
24 Jakubowski M., Sterczyńska M., Poreda A., 2013, Etapy formowania się stożka osadu w zbiorniku
testowym kadzi wirowej whirlpool, Inżynieria Rolnicza, 1(141), 83-92.
25 Sterczyńska M., Jakubowski M., Wiśniewski A., Poreda A., 2013, Influence of a whirlpool tilt angles for the
placement of a substitute sediment cone, Agricultural Engineering, 4(148), 151-157.
26 Sterczyńska M., Jakubowski M., Poreda A., 2013, Wpływ kształtu otworu wlotowego kadzi wirowej na
formowanie się stożka osadu zastępczego, Nauki Inżynierskie i Technologie, 3(10), 103-113.
22
36
Aleksander Poreda
W odpowiedzi na dynamiczne zmiany na polskim rynku wód pitnych, wzrastającą
liczbę produktów, szczególnie po zmianach prawnych z roku 2011 (Rozporządzenie
Ministra Zdrowia z dnia 31.03.2011 w sprawie naturalnych wod mineralnych, wod
źrodlanych i wod stołowych), zrealizowałem badania mające na celu ocenę jakościową wód
dostępnych w handlu, w celu określenia ich składu jonowego. Wartości stężeń
w większości przebadanych produktów odbiegały od deklaracji producentów, na co
zwróciłem uwagę w referacie przedstawionym na XIV Zjeździe Polskiego Towarzystwa
Magnezologicznego27.
Obecnie wzrasta popyt na produkty spożywcze o krótkim okresie przydatności do
spożycia – niepasteryzowane i nieutrwalane. Poza wieloma zaletami tego typu produktów,
występuje jednak ryzyko pogorszenia się walorów jakościowych ww. produktów, z uwagi
na ich mikroflorę. W kilku doświadczeniach oceniałem czystość mikrobiologiczną
handlowych, niepasteryzowanych soków owocowych i warzywnych, a także piw
niefiltrowanych i niepasteryzowanych. Wyniki tych badań były publikowane
w recenzowanych czasopismach o zasięgu krajowym28 29, oraz podczas międzynarodowej
konferencji naukowej w Bańskiej Bystrzycy (2012)30. Wyniki badań własnych,
uzupełnionych o dane dostępne w literaturze przedmiotu publikowałem także w formie
rozdziałów w monografiach31 32.
Poreda A., Tuszyński T., Błaszczyk U., Zawartość wybranych jonów w wodach butelkowanych. Journal of
Elementology, 2012, 17 (3), 56-57. XIV Zjazd Polskiego Towarzystwa Magnezologicznego im. Prof. Juliana
Aleksandrowicza „Dziś i jutro magnezu”, Sandomierz 14-16.09.2012
28 Makarewicz M., Drożdż I., Poreda A., Tuszyński T., 2011, Ocena czystości mikrobiologicznej handlowych,
niepasteryzowanych soków owocowych i warzywnych, Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny,
11-12, 12-15.
29 Makarewicz M., Poreda A., Drożdż I., Zdaniewicz M., 2011, Stabilność mikrobiologiczna wybranych piw
niefiltrowanych i niepasteryzowanych, Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny, 5, 23-28.
30 Sroka P., Makarewicz M., Poreda A., Drożdż I., Nalepa A., Phisico-chemical stability of non pasteurized beer,
Materiały Konferencyjne Międzynarodowej Konferencji dot. metod analitycznych "Laboralim 2012", Bańska
Bystrzyca, Słowacja, (red. Staruch i Sekretar S.), wyd. STU, Bratislava, 245-247, 2012.
31 Makarewicz M., Poreda A., Drożdż I., Nalepa A., Zdaniewicz M., „Stabilność mikrobiologiczna piw
niefitrowanych i niepasteryzowanych” w Poreda A. i Antkiewicz P., „Stabilność piwa wyzwaniem dla
browarnictwa XXI wieku”, O.S.W.I. Nauka-Przemysł, Kraków, 2014, 290-313.
32 Cioch M., Poreda A., Zdaniewicz M., „Wpływ drożdży na stabilność smakowo-zapachową piwa” w Poreda A.
i Antkiewicz P., „Stabilność piwa wyzwaniem dla browarnictwa XXI wieku”, O.S.W.I. Nauka-Przemysł, Kraków,
2014, 52-67.
27
37
Aleksander Poreda
5.
TABELARYCZNE ZESTAWIENIE DOROBKU NAUKOWEGO
L.p.
Nazwa czasopisma
Liczba
Rok
publikacji publikacji
Punktacja wg roku
publikacji
MNiSW
IF
Punktacja aktualna
MNiSW
IF
Publikacje naukowe w czasopismach znajdujących się w bazie Journal Citation Reports
1
Carbohydrate Polymers
1
2007
24
1,782
40
4,074
2
Czech Journal of Food Science
1
2015
20
0,675
20
0,675
4
Journal of Food Engineering
1
2015
35
2,771
35
2,771
5
Journal of Food Engineering
1
2014
35
2,771
35
2,771
6
Journal of the Institute of Brewing
1
2015
20
1,240
20
1,240
7
1
2014
20
1,240
20
1,240
8
1
2013
25
0,837
20
1,240
1
2009
20
1,000
20
1,240
199
12,316
210
15,251
9
suma
8
Publikacje w czasopismach spoza listy JCR
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Agricultural Engineering /
Inżynieria Rolnicza
Ecological Chemistry and
Engineering
Nauki Inżynierskie i Technologie
Postępy Techniki Przetwórstwa
Spożywczego
Przemysł Fermentacyjny i
Owocowo-Warzywny
Owocowo-Warzywny
Owocowo-Warzywny
Owocowo-Warzywny
Zeszyty Problemowe Postępów
Nauk Rolniczych
suma
2
2013
5
5
1
2007
10
6
1
2014
4
4
1
2014
5
5
2
2015
5
5
1
2014
5
5
2
2012
4
5
3
2011
4
5
1
2014
9
9
73
74
14
Inne publikacje
19
Rozdziały w monografii
8
20
Redakcja monografii
4
21
Rozdział w skrypcie
1
22
AgroPrzemysł (popularno-nauk.)
14
23
Laboratorium (popularno-nauk.)
1
24
Żywność (suppl.) (popularno-nauk.)
1
25
Doniesienia konferencyjne
30
suma
59
SUMA
81
272
12,316
284
PODSUMOWANIE:
1. Liczba oryginalnych prac twórczych, prac przeglądowych,
popularno-naukowych, rozdziałów w monografiach
(w tym 7 stanowiących osiągnięcie naukowe)
2. Liczba doniesień konferencyjnych
(w tym 5 ustnych na konferencjach międzynarodowych)
3. Liczba redakcji monografii
4. Liczba rozdziałów w skrypcie
38
46
30
4
1
15,251

Autoreferat - Wydział Technologii Żywności

Transkrypt

Podobne dokumenty

safale k-97

Program 2013 - Department of Analytical Chemistry

pobierz pdf

rozprawa doktorska - MALDI ToF

Materiały - Polskie Towarzystwo Technologów Żywności Oddział

Technologia opis + obliczenia - Zakład Gospodarki Komunalnej