PRODUZIONE DI ENZIMI

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PROCESSI DI PRODUZIONE
PRODUZIONE DI ENZIMI
Fino al 1950 gli enzimi sono stati prodotti
soprattutto per estrazione da cellule animali o
vegetali. Attualmente, ad eccezione della
tripsina (e. secreto dal pancreas), chimosina (e.
della mucosa gastrica), papaina (e. estratto
dalla papaia) e pochi altri sono prodotti
mediante processi fermentativi aerobici tramite
batteri, lieviti e muffe. Volume fermentatore
20-1000 m3. Volume inoculo 4-12 del volume del
fermentatore.
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Il mezzo contiene i nutrienti del microorganismo,
spesso prodotti agricoli come amido, proteina di
soia e olio di palma, vari sali (es. fosfato di
K), agenti antischiuma, a volte vitamine. Una
fermentazione discontinua può consistere in una
fase di crescita rapida dei microorganismi
durante la quale viene prodotto poco enzima ed in
una fase di crescita lenta durante la quale si ha
formazione vera e propria di enzima. Molti enzimi
sono prodotti fornendo gradualmente la sorgente
di carbonio e/o azoto. In alcuni casi è
impiegata la fermentazione continua. Concentrazio
ne finale nel brodo di coltura 1-50 Kg/m3.
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La maggior parte degli enzimi industriali è
secreta dai microorganismi il primo stadio di
recupero dellenzima è normalmente la separazione
della massa biologica ed altro materiale
particellare dal terreno esaurito. Nel caso di
enzimi confinati entro le cellule, queste possono
essere impiegate tal quali oppure disgregate
mediante metodi fisici (es. in molini) e/o
chimici (es. detergenti, solventi, enzimi
litici). Gli enzimi possono essere estratti
dalle cellule disgregate e dal materiale animale
(tripsina) o vegetale (papaine) macinato mediante
soluzioni acquose. Lultrafiltrazione su
membrana è molto usata per separare lenzima
dallacqua, sali ed altre impurezze a basso peso
molecolare.
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FERMENTAZIONE ALCOLICA
In condizioni anaerobiche molti microorganismi
formano etanolo. Es. i lieviti Saccharomyces
producono etanolo dagli esosi (C6H12O6) C6H12O6
? 2 C2H5OH 2CO2 La resa in etanolo è circa
90-95 sul teorico (parte della sorgente di
carbonio è utilizzata per la generazione di
biomassa). Letanolo è tossico per il lievito
(danneggia la membrana cellulare) ed a
concentrazione dello zucchero gt14 inizia la
plasmolisi della cellula del lievito. Quindi è
classico esempio di prodotto con effetto inibente
sulla cinetica di produzione.
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(No Transcript)
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PRODUZIONE DI VINO
Pare che il vino sia nato in tempi antichissimi
in Oriente. La Bibbia racconta, nella Genesi, di
come Noè, appena sceso dallarca, piantò vigne e
ne ottenne vino.
Viva Noè gran patriarcasalvato dall'arca sapete
perchéei fu l'inventore del dolce liquoredel
dolce liquore che allegri ci fa.
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I geroglifici egizi ci danno informazioni
piuttosto dettagliate sulle tecniche enologiche
utilizzate dal popolo dei faraoni. Ma fu
attraverso i Greci e i Fenici che il vino fece la
sua comparsa in Europa, diffondendosi ampiamente
soprattutto allepoca dellimpero romano. I
romani furono i primi a introdurre, o comunque a
enfatizzare, il concetto di invecchiamento del
vino, che cominciarono a conservare in barili di
legno e bottiglie di vetro, a differenza dei
Greci che utilizzavano invece anfore di
terracotta.
Nel Medioevo fu la Chiesa Cattolica ad
influenzare maggiormente le tecniche enologiche e
la produzione del vino. I vini più prestigiosi
erano prodotti proprio da monaci, primi fra tutti
i Benedettini e i Cistercensi.
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Come materia prima si usa il succo (mosto) di uva
fresca o leggermente appassita, contenente una
miscela di glucosio e fruttosio in quantità
pressoché uguali, alla concentrazione del 16-35
secondo la specie.
La buccia rappresenta linvolucro dellacino.
Contiene prevalentemente cellulosa e tannino
costituisce il serbatoio delle sostanze coloranti
ed aromatiche delluva. Tannini sostanze di
sapore astringente, solubili in acqua, contenenti
nella molecola funzioni fenoliche.
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• Il mosto contiene
• Glucidi glucosio, fruttosio, pentosi
• Acidi organici tartarico (prevalente), malico
• Proteine
• Composti polifenolici

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• Sostanze peptiche costituite da un polimero
  dellacido galatturonico esterificato con alcool
  metilico. Si presentano sotto forma di colloidi e
  se presenti in quantità sensibile ritardano la
  chiarificazione spontanea del vino (per
  accelerare la chiarificazione vengono talora
  impiegati enzimi pectolitici che demoliscono la
  molecola peptidica).

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• Sostanze minerali il loro contenuto nel mosto si
  aggira sui 3-5 g/L.
• su 100 g di ceneri K2O 31-36, CaO 5, MgO 4, Na2O
  3, Fe2O3 0.5-3, P2O5 8, SO3 3, SiO2 3, Cl 0.5 g.
• Enzimi
• Vitamine

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La preparazione del mosto inizia con la pigiatura
(comprimendo o sbattendo i grappoli per provocare
la rottura degli acini).
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La pigiatura può essere lenta o veloce, energica
o leggera e già conferisce al vino differenti
caratteristiche. La pigiatura viene eseguita
eliminando contemporaneamente i raspi
(diraspatura). Con la diraspatura si toglie dal
vino quel sapore amarognolo, detto appunto
gusto di raspo. Gli acini vengono schiacciati
in apposite macchine dette pigiatrici. Per le uve
destinate alla vinificazione in bianco (senza
bucce) si utilizzano torchi. Dalla pigiatura si
ottiene circa un quintale di mosto per 125 kg di
uva che poi viene messo a fermentare nei tini.
Se necessario la composizione chimica del mosto
viene corretta (zucchero, acidità, colore ed
estratti) per ottenere un risultato migliore.
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I vini bianchi si differenziano dai vini rossi
per quanto riguarda le caratteristiche e lo
svolgimento del processo di vinificazione, cioè
quel processo che consente alluva di
trasformarsi in vino. Nella vinificazione in
rosso abbiamo il contatto tra vinacce (le bucce
delluva) e mosto in trasformazione (processo di
macerazione), questo non accade nella
vinificazione in bianco. Quindi si possono
produrre vini bianchi anche utilizzando uve
rosse basta effettuare la sgrondatura, che
consiste nelleliminazione delle bucce, le quali
contengono la maggior parte delle sostanze
pigmentanti.
Di solito i mosti vengono decantati e filtrati
per ottenere un vino che sia il più possibile
limpido e fine. La vinificazione in bianco è resa
particolarmente delicata dal fatto che bisogna
evitare il contatto con laria questo potrebbe
infatti causare ossidazione e peggiorare
notevolmente le caratteristiche organolettiche
del vino.
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La vinificazione è realizzata o con lieviti
selvatici presenti sulla buccia (saccharomyces
apiculatus e S. ellipsoideus) o con inoculi di
colture selezionate dagli stessi lieviti,
utilizzando normalmente in questo caso mosti
pastorizzati.
La fermentazione si compone di due fasi 1
prima fase, aerobia, per far accrescere il
lievito, che consiste nellossigenare il mosto
per rimescolamento (follatura). 2 seconda fase
(anaerobia) che è la vera e propria fermentazione.
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Le operazioni sono condotte in modo discontinuo
in tini aperti, e richiedono temperature di
25-30C e tempi di 5-20 giorni. Raggiunta una
gradazione alcolica di 6-8 (lalcool deprime
lattività biologica dei lieviti), il liquido è
trasferito in botti dove avviene una
fermentazione secondaria, lenta, che dura 2-3
mesi. Infine si lascia invecchiare, anche per
anni, per favorire una serie di complesse
trasformazioni che portano alla precipitazione di
materiale solido (fecce), costituito
prevalentemente da bitartrato potassico, tartrato
di calcio, proteine coagulate con tannino e
sostanze peptiche (eteropolisaccaridi) ed alla
formazione di diversi prodotti secondari
(aldeidi, esteri, chetoni, ecc.) che
contribuiscono allaroma ed al sapore del
prodotto finito.
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Pastorizzazione e refrigerazione del vino Alla
pastorizzazione si ricorre non solo per
accelerare il processo di invecchiamento, ma
anche e soprattutto per allontanare i pericoli
delle alterazioni batteriche dei vini. Il
riscaldamento del vino alla temperatura di
pastorizzazione (65C per 15 min) determina la
coagulazione delle sostanze proteiche che sono
causa frequente di intorpidimenti, specie nei
vini poco alcolici.
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La refrigerazione dei vini a temperatura vicina a
quella di congelamento (da -2 a -1 C) provoca la
precipitazione del bitartrato potassico e rende
più completa la precipitazione delle proteine che
si sono coagulate durante la pastorizzazione,
insolubilizza un po di materia colorante e,
quando la refrigerazione è preceduta
dallareazione (che converte gli ioni ferrosi in
ferrici) contribuisce alleliminazione parziale
del ferro. Per lefficacia del trattamento è
necessario refrigerare il vino per 7-8
giorni. Segue la filtrazione.
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PRODUZIONE DI BIRRA
Si prepara per fermentazione alcolica
dellestratto acquoso ottenuto dallorzo
germogliato, usando il luppolo come sostanza
aromatizzante (la parte impiegata del luppolo è
dai fiori femmina secchi contenenti la luppolina,
sostanza che impartisce alla birra il sapore
amarognolo). Il processo produttivo consiste
nelle seguenti fasi principali 1. Preparazione
del malto (maltizzazione) Dopo lavaggio accurato,
lorzo viene sottoposto alla macerazione e alla
germinazione. La macerazione ha lo scopo di far
assorbire al grano lacqua necessaria alla
germinazione (45-50), rigonfiandolo. La
macerazione, condotta in vasche o in larghi
cilindri a fondo conico, dura da 2 a 5 giorni.
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Dopo macerazione, lorzo passa ai germinatoi dove
si sviluppa la pianticella (germinazione). Con
la germinazione si ha lo sviluppo e
larricchimento dei sistemi enzimatici (amilasi)
nellinterno del grano, parziale idrolisi
dellamido e delle proteine ed infine sviluppo
del sapore e dellaroma caratteristico del
malto. Durante la germinazione si ha
assorbimento di O2 e sviluppo di CO2 (per
respirazione della pianticella, priva di
clorofilla) pertanto nei germinatoi funziona un
sistema di ventilazione per la somministrazione
dellaria necessaria alla respirazione della
pianticella. Le germinazione dura in media 6
giorni.
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Terminata la germinazione, il malto verde viene
trasferito in essiccatoi ad aria calda (80C)
dove il contenuto in acqua in 2-3 giorni viene
ridotto al 4 circa. Oltre che ottenere una
riduzione di umidità, con questo trattamento si
ferma la germinazione e si favorisce lo sviluppo
del colore e delle caratteristiche aromatiche del
malto. Il malto essiccato viene quindi fatto
passare in un crivello per eliminare i
germogli. Successivamente il malto viene
macinato grossolanamente e la farina (farina di
malto) sottoposta ad ammostamento. Quindi il
malto è la cariosside (chicco) di un cereale,
comunemente di orzo, che ha subito germinazione.
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2. ammostamento Ha lo scopo di estrarre dal malto
sia sostanze solubili (circa 20), come zuccheri
e sostanze azotate (peptoni, albumoidi ed
enzimi), sia quelle parti di per se insolubili,
come lamido ed i protidi, che vengono scisse
durante lammostamento (per azione
rispettivamente della diastasi e della
peptasi). Lammostamento viene realizzato
sottoponendo la farina di malto, mescolata con
acqua (potabile, inodore ed insapore) ed
eventualmente con farina di cereali crudi (riso,
avena, segale) a cicli di riscaldamento in
caldaie, con temperature variabili tra 40 e 100
C, che hanno lo scopo di favorire lazione degli
enzimi presenti.
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3. Chiarificazione del mosto E loperazione
successiva allammostamento ed ha lo scopo di
liberare il mosto da sostanze difficilmente
solubili, come i protidi (proteine). La
chiarificazione ha luogo in tini (con fondo
forato) o in filtri, dove i residui (trebbie)
vengono esauriti con acqua molto calda.
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• 4. Cottura del mosto e luppolizzazione
• Questa operazione ha lo scopo di
• concentrare il mosto, che è stato fortemente
  diluito durante la chiarificazione
• disciogliere e trasformare vari costituenti del
  luppolo
• coagulare e separare prodotti ancora contenuti
  nel mosto.
• Il mosto viene cotto in caldaia allebollizione
  per 1-1.5 h (birre leggere) o 2-2.5 ore (birre
  forti). Introdotto il mosto in caldaia, si
  aggiunge il luppolo in una o più volte, in
  quantità diversa a seconda del tipo di birra
  (0.2-0.6 Kg/hL).
• Laggiunta del luppolo viene fatta per lo più in
  due volte, per ¾ allinizio della cottura
  (quando vengono meglio utilizzate le sostanze
  amare) e per lultimo quarto prima della fine
  della cottura (ciò che facilita lassorbimento
  dellolio essenziale che invece nella prima
  aggiunta si volatilizza).

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Con la cottura si estraggono dal luppolo gli
acidi amari (umulone e lupulone), le resine,
lolio essenziale ed i tannini (gli acidi amari e
le resine sono responsabili dellamaro ed in
parte della schiuma della birra). Vengono
inoltre distrutti gli enzimi, in particolare
lamilasi, che, finita la saccarificazione, non
deve essere più presente nel mosto. Con la
cottura il mosto scurisce per la formazione di
melanoidine e tanto maggiormente quanto più viene
prolungata la cottura (per le birre chiare si
richiede perciò una cottura di durata minore).
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• Il punto giusto di cottura è dato dalla
  separazione di protidi coagulabili, che si
  depositano sul fondo in forma di fiocchi, mentre
  il liquido soprastante appare chiaro.
• Il luppolo si deposita dopo la cottura e viene
  separato.
• I mosti per le birre leggere hanno un contenuto
  in estratto di circa il 10 , quelli delle birre
  forti dal 14 al 18.
• La composizione media del mosto è
• maltosio 8.80
• non maltosio 4.82
• sostanze azotate 0.83
• ceneri 0.234.

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5. Raffreddamento del mosto Separati i residui
del luppolo, il mosto viene raffreddato a 5-6 C
per la fermentazione bassa, a 10-15 C per la
fermentazione alta.
6. Fermentazione Il mosto raffreddato è
inoculato con Saccharomyces cerevisiae o
carlsbergensis. Nel primo caso il lievito tende a
disporsi nella parte alta del fermentatore
(fermentazione alta), nel secondo tende a
sedimentare (fermentazione bassa). La
fermentazione viene condotta in tini chiusi o in
vasche. La fermentazione alta ha luogo a 10-25C
e dura 2-5 giorni. La fermentazione bassa ha
luogo a 5-10 C e dura 8-14 giorni.
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Alla fermentazione primaria (tumultuosa) segue
una stagionatura lenta in botti chiuse con
valvole tarate che mantengono una pressione tale
da favorire la saturazione della birra con
CO2. La birra a bassa fermentazione si prepara
esclusivamente con malto dorzo. Per le birre a
fermentazione alta si impiegano anche altri malti
(zucchero di canna e di barbabietola).
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La birra doppio malto non esiste. E' una
invenzione del legislatore italiano che - per
motivi di tassazione alla produzione - ha
suddiviso le birre in varie categorie
(analcolica, light, normale, speciale, doppio
malto) in relazione alla quantità di zuccheri
contenuti nel mosto di birra. Non cè una stretta
relazione diretta tra tale quantità e la
gradazione alcolica, né ovviamente rispetto allo
stile possiamo avere una "doppio malto" di 4.5
gradi alc. ed una "speciale" di 6. In altri paesi
ci sono suddivisioni simili in Belgio ad
esempio, la suddivisione è in Cat. S, I, II, III.
La birra puro malto ha invece un senso alcuni
(molti, quasi tutti...) produttori industriali
utilizzano cereali non maltati come mais, riso,
etc.... Vi diranno che è per dare un gusto
particolare alla birra, ma in realtà la
motivazione è solamente economica il malto
d'orzo è molto più costoso del mais! In generale,
tranne per alcune eccezioni di stile, la birra
dovrebbe essere fatta solo con malto.
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Bionda, rossa, scura si tende a suddividere le
birre per colore, ma questo è molto sbagliato il
colore infatti non ci dice molto della birra che
stiamo per bere, se non che una birra nera
potrebbe dare un carattere "tostato" o che una
rossa potrebbe avere note di caramello.
Non ci comunica il grado alcolico (una "nera"
Guinness ha solo 4.1 , mentre una pallida ed
innocua Tennents Super ne ha 9), nè il grado di
amaro o il corpo. Parlando di stili (weizen,
pilsner, dubbel...) abbiamo una idea ben più
precisa di quello che ci aspetta nel bicchiere.
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Trappiste o di abbazia non identificano uno stile
di birra. Sono solamente notazioni commerciali
le birre "trappiste" sono prodotte da monaci /
religiosi con precise limitazioni (numero di
laici che lavorano nella produzione, destinazione
di quote degli utili in beneficenza...).
Attualmente i produttori trappisti che possono
fregiarsi del logo sono solo 7 sei in Belgio
Chimay , Rochefort, Westmalle , Westvleteren ,
Achel , Orval , ed uno in Olanda De
Koningshoeven (La Trappe). Per le "birre di
abbazia non esiste una normativa precisa
sostanzialmente sono birre che per qualche
motivazione (ricetta, vicinanza a monasteri, nome
della birra...) hanno un qualche riferimento a
vere o presunte antiche produzioni monastiche.
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