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Starter e tassi di inoculo - Versione stampabile

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Starter e tassi di inoculo - Esatrixy - 16-06-2011

L'ammostamento è senzameno una fase importante nella preparazione di una birra ma il momento cruciale è l'inoculo dei lieviti e ancor prima lo è stato la preparazione dello starter. Come muoversi nella preparazione, come conoscere la quantità di cellule necessarie per convertire il nostro mosto in birra?

RE: Starter e tassi di inoculo - Bonattif - 16-06-2011

Come spesso accade nel fantastico mondo dell'homebrewing è difficile trovare manuali o articoli che spiegano il “come” fare una particolare procedura.

Si trova molto più spesso il “perché” fare certe operazioni. Premesso che il sottoscritto non è ne un biologo ne un chimico, e che la conoscenza dei lieviti non va oltre alle informazioni reperibili in rete o sui manuali di produzione casalinga della birra, l'articolo che segue prende spunto da libri e testi vari.
In ogni guida di homebrewing che si rispetti si trovano sempre un paio di righe o più dedicate alla preparazione del cosiddetto “starter”. Spesso però le quantità e le modalità di preparazione sono lasciate un po' al caso o all' esperienza dell' homebrewer.


Quando parliamo di starter ci riferiamo alla preparazione o attivazione del lievito che vogliamo usare per un particolare stile di birra.

Il lievito è un microrganismo eucariote, i prodotti terminali del suo metabolismo sono sostanzialmente biossido di carbonio e etanolo; inoltre è un anaerobio facoltativo, ossia il ricavo di energia può essere ottenuto o tramite un processo aerobico o tramite un processo anaerobico. In presenza di ossigeno si ha respirazione mentre in condizioni di anossia si ha fermentazione.

I lieviti si suddividono in due categorie principali:
- Lieviti ad alta fermentazione (detti anche lieviti Ale o Saccharomyces cerevisiae)
- Lieviti a bassa fermentazione (detti anche Lager o Saccharomyces uvarum o carlsernsis )

Questi lieviti differiscono nella temperatura ottimale di fermentazione, nella capacità di fermentare differenti tipi di zuccheri, nella capacità di sviluppo e nei prodotti di fermentazione.
I primi inoltre sono così chiamati in quanto tendono durante la fermentazione a migrare verso la parte alta del fermentatore mentre gli altri sono più propensi a depositarsi sul fondo.

In generale i primi fermentano a temperature comprese tra i 16 e i 26 gradi centigradi mentre quelli lager prediligono temperature molto più basse, solitamente tra i 6 e i 10 gradi.

Una eccezione a questa generale suddivisione è il Californian common lager che viene fatto lavorare a temperature di circa 20 gradi centigradi.
Nel testo che segue le informazioni si riferiscono alla prima tipologia di lieviti che sono molto spesso i più utilizzati nella fermentazione casalinga se non altro per le temperature di fermentazione più facili da gestire.

Il ciclo del lievito

Quando il lievito è inoculato nel mosto, il processo di fermentazione può essere suddiviso in diverse fasi. Il tempo relativo di ogni fase dipende da molti fattori tra cui la composizione del mosto e il numero di cellule attive presenti. La prima fase è detta fase Forzata. Durante questa fase il lievito si adatterà alla nuova condizione e comincerà a produrre enzimi che serviranno per fermentare il mosto. Questa fase di solito è molto breve ma se il lievito non è sano può protrarsi a lungo e condurre ad una fermentazione problematica.
La fase successiva è quella di Crescita, qui il lievito inizierà a riprodursi per raggiungere la densità necessaria per innescare la vera fermentazione. Se il lievito era sano, e il mosto nutriente, ci saranno da due a tre raddoppiamenti dell'inoculo iniziale. L'ossigeno utilizzato per aerare il mosto viene assorbito in questa fase.
A questo punto inizia la fase di basso kreusen della fermentazione. È una fase anaerobica (in quanto l'ossigeno è stato consumato) ed è caratterizzata dalla formazione di una schiuma superficiale.

Segue la fase di alto kreusen o kreusen vivace nel quale un lievito ale avrà metabolizzato molti zuccheri presenti nel mosto. In fine la fase di tardo kreusen nel quale il lievito metabolizza molti prodotti secondari presenti all'inizio della fermentazione (molto importate per i lieviti lager nei quali si usa fare una pausa di acetile alzando la temperatura).

Questo a grandi linee è il ciclo che un lievito affronta durante la fermentazione. Affinché tutto si svolga nel migliore dei modi lo starter deve garantire che le cellule siano attive e in numero sufficiente.
Infatti, i fattori che influenzano le performance del lievito , e che un hombrewer può controllare sono:
- Densità del mosto
- Temperatura
- Tasso di inoculo
- Ossigenazione
- Tipo di lievito
- Presenza di nutrimento per il lievito
- Tipi di zuccheri e altri elementi fermentabili
- Sanitizzazione

Determinazione del tasso di inoculo

Ci sono diversi fattori che concorrono nella determinazione della giusta quantità di inoculo del lievito per produrre una buona fermentazione e quindi una buona birra.
Innanzitutto la temperatura (lieviti ad alta o bassa fermentazione) e la densità iniziale del mosto ( Original Gravity).

Se intendete produrre una Mild ale (temperatura di fermentazione di circa 20°C e OG = 1.035) non vi serve molto lievito, con una adeguata aerazione del mosto e sufficiente nutrimento vi basta un numero relativamente basso di cellule attive.
D'altra parte se intendete produrre una doppelbock lager avete bisogno di una quantità considerevolmente maggiore di lievito in quanto la bassa temperatura di fermentazione diminuisce l'attività del lievito e il suo tasso di riproduzione durante la fermentazione.

Come regola generale si può quindi dire che una fermentazione ad alta temperatura necessita di minor lievito di una a bassa; e fermentare un mosto ad alta densità iniziale necessita di una quantità maggiore di lievito attivo rispetto ad un mosto con bassa OG.

I seguenti calcoli si riferiscono all'utilizzo di lieviti ad alta fermentazione.
Il numero iniziale di cellule attive è riportato su ogni pacchetto di lievito; in generale siamo sui 50-70 billion per un pacchetto di lievito secco (*) il che è sufficiente per circa 20 litri di mosto (5 galloni ) con una OG di circa 1.050.

Per quanto riguarda i lieviti in formato liquido (come quelli della white labs o wyeast) il conteggio iniziale è di circa 100 billion per una fialetta o per un wyeast activator (prima dell'attivazione! Poi sono molti di più). Queste dosi sono utilizzabili tal quali per un mosto di circa 20 litri con una OG possibilmente inferiore a 1.050 - 1.060.

È quindi spesso necessario aumentare il conteggio di cellule attive per mezzo di starter ad esempio nel caso di wyeast propagator o di mosti con molti zuccheri .
Ma quanto starter fare? Quanto lievito ho bisogno per una determinata fermentazione?
Per rispondere a queste domande la wyeast ha condotto diversi esperimenti di crescita di lievito e i dati ottenuti sono qui sotto riportati.

Innanzitutto formuliamo la nostra ricetta e calcoliamo la OG (può essere fatto ad esempio utilizzando un programma come promash o birmania ).
A questo punto una volta determinata la gravità del mosto dobbiamo valutare quanto lievito inoculare usando la seguente tabella o il grafico.


Quantità raccomandata di inoculo per lieviti ad alta fermentazione per 20 litri di mosto in funzione della OG



Determinato il quantitativo di lievito necessario e il quantitativo iniziale a nostra disposizione se è inferiore a quello necessario occorre fare uno starter in modo da moltiplicare le cellule attive e raggiungere la quantità desiderata.
In pratica eseguiamo una fermentazione “controllata” in modo da moltiplicare le cellule attive fino a raggiungere il valore desiderato.

Quanti litri fare?
Per rispondere a questa domanda si possono usare i seguenti dati:

Stima sul conteggio finale di cellule (billion) in funzione del numero iniziale e dei litri di starter

Si considera uno starter con OG=1.040 e 8 ppm di ossigeno disciolto. Questi valori sono quelli utilizzati dai laboratori della wyeast per ottenere i seguenti risultati e sono anche i valori “tipici” di uno starter.
È evidente come all'aumentare dei litri di starter aumenta il numero di cellule attive. Bisogna dire però che raramente si usano 4 litri di starter anche nei casi in cui il conteggio iniziale sia molto limitato. Se si desidera fare una birra con una OG molto elevata forse è più conveniente concatenare più fermentazioni in modo da usare il fondo di una birra come base per quella seguente.
Questo richiede però l'imbottigliamento e la preparazione della nuova birra nella medesima giornata e non è molto comodo. Inoltre usando sempre lo stesso tipo di lievito si possono concatenare solo birre di uno stesso stile (ma crescendo di gradazione e quindi di OG)e questo può in qualche modo limitare l'homebrewer.
ad esempio:
Mild ---> Bitter
Belgian Ale ---> christmas beer
Dry stout ---> imperial stout
ecc…
Ovviamente si tratta di quantità indicative, non di valori assoluti. Sono comunque utili per farsi un idea di quanto lievito inoculare e quanti litri di starter preparare.
Bisogna considerare che questo calcolo è facile quando si sa esattamente da quante cellule attive si parte, la cosa si fa decisamenpiù difficile quando si recupera lievito sul fondo delle bottiglie di birre commerciali o quando si riutilizza lievito lavato.
In quei casi solo l'esperienza può aiutare a determinare la giusta quantità.

Preparazione dello starter


Ok, ci siamo, sappiamo quanti litri di starter fare… come si fa uno starter?
In linea teorica si tratta di preparare un mini mosto in modo da moltiplicare le cellule e rendere il lievito attivo alla fermentazione, per cui valgono tutte le regole della preparazione di un buon mosto ovvero: sanitizzazione di tutti i componenti che andranno in contatto con il mosto, temperature di fermentazione indicate sulla confezione del lievito, ossigenazione pre-inoculo ecc.

Bisogna quindi calcolare la quantità di acqua e malto in modo da ottenere la OG di 1.040, inoculare, e attendere che la fermentazione inizi.
Solitamente gli starter si fanno in più step, nel senso che se bisogna farne 3 litri non si parte da quella quantità di mosto ma si parte da un litro o da mezzo e si aggiunge, man mano che la fermentazione procede, altro mosto (sempre con gravità di 1.040 ) fino a raggiungere la quantità finale. Bisogna sottolineare una cosa: il lievito non vive di solo zucchero, ha bisogno anche di altri nutrimenti (come minerali, ammine e acidi grassi) che sono presenti in quantità limitata nell'estratto di malto e sono totalmente assenti nello zucchero da tavola (bianco o di canna). E' quindi spesso consigliata l'aggiunta di nutrimento per lievito quando si procede nella preparazione di uno starter (soprattutto quando si vuole recuperare lievito da una bottiglia dove questo è poco e ormai stanco)

Altra cosa a cui far caso è la temperatura di inoculo. Si consiglia sempre di tenere la temperatura dello starter, al momento dell'aggiunta nel mosto, minore rispetto a questo (al limite si può anche mettere lo starter in frigo prima dell'inoculo) questo perché il mosto freddo potrebbe “addormentare“ il lievito e dare dei Lag time (tempo che intercorre tra l'inoculo e l'inizio delle fasi evidenti della fermentazione come ad esempio la schiuma in superficie o il gorgogliamento) piuttosto lunghi.

Quindi per riassumere: si prende la quantità d'acqua e di estratto di malto necessario a ottenere una OG di 1.040 (vedi tabella seguente) si fa bollire in un pentolino per circa 10 minuti, si raffredda fino alla temperatura di fermentazione ottimale del lievito (il raffreddamento non deve essere necessariamente spinto come nel caso della preparazione del mosto, basta lasciar raffreddare il tutto o per velocizzare si può anche mettere il pentolino in un lavandino dove ci sia qualche cm di acqua fresca) e si mette il tutto in una bottiglia (con gorgogliatore o con una garza sanitizzata per impedire alla polvere di entrare ma permettere all'aria di uscire) e si procede.



Lt estratto secco gr liquido gr OG 1040
0.2 23 28
0.3 35 42
0.5 58 70
0.7 80 97
1 115 138
1.2 138 168


(Quantità di estratto calcolate con birmania per avere una OG=1.040)

A questo punto come per la preparazione della birra è necessario fornire ossigeno allo starter.
E qui si aprono un milione di dibattiti tra gli homebrewers: c'è chi usa ossigeno liquido, chi usa pompe da acquario e chi semplicemente agita il tutto.
Il problema è questo: la solubilità dell'ossigeno in acqua è funzione oltre che della quantità di Sali disciolti in essa ( vedi mar morto dove l'altissima concentrazione di Sali disciolti non permette al ossigeno di solubilizzarsi in acqua e quindi alla fauna marina di vivere) dipende fortemente anche dalla temperatura. Facendo bollire l'acqua e l'estratto di malto per 10 minuti tutto l'ossigeno disciolto in essa sarà perso. E' vero che durante la fase del raffreddamento qualche ppm (parti per milione) di ossigeno tornerà nel mosto ma in generale sarà insufficiente alla prima fase di crescita del lievito.
Naturalmente agitando il mosto si può raggiungere i “ normali” 7-8 ppm di ossigeno disciolti.
Molti hombrewer per garantire il massimo contenuto di ossigeno (circa 8 ppm) che si ottengono per agitazione usano pompette da acquario. Io personalmente lo ritengo uno sforzo inutile (in termini di sanitizzazione di tutti i componenti della pompa) che porta a risultati simili. E' assolutamente vero invece che l'ossigeno puro iniettato nel mosto porta a valori di ppm maggiori ma sta a voi scegliere se spendere soldi in bombolette di ossigeno. Altro vantaggio di questa tecnica è la velocità di ossigenazione (circa 40-60 secondi).

Direi che con queste informazioni,dovremmo essere in grado di preparare il nostro primo starte.




RE: Starter e tassi di inoculo - Esatrixy - 17-06-2011

Si Bonatiff, avevo già letto da qualche parte questo "trattato"...il fatto è che senza i grafici riportati non puoi risalire al quantitativo di cellule necessarie. Per il resto parole sacrosante! Comunque sia un ottimo post. Io di solito (una volta formulata la ricetta) vedo a quanti gradi plato corrisponde la densità iniziale e in base a ciò faccio un conteggio dele cellule necessarie per inoculare il mosto: cerco di inoculare sempre 1 milione di cellule di lievito per millilitro di mosto per ogni grado plato (supponendo che la densità iniziale sia 15°P, in questo caso 15 mil cell./ml). Questo vale sia per lagers che per ales: per le lagers il conteggio è perfetto in quanto un eccesso di lieviti nel mosto porta a diminuire la produzione di esteri e nello stesso tempo un veloce riassorbimento del diacetile. Per le ales stesso discorso ad eccezione delle belghe dove riduco del 15 % il conteggio di cellule per avere una produzione di aromi più spiccata.

RE: Starter e tassi di inoculo - Bonattif - 17-06-2011

Ma guarda io non è molto che utilizzo lo starter e in effetti leggendo qua e la se la OG non è supeiore a 1060 con i lieviti attuali non c'è questa grande necessità, se poi parliamo di lieviti liquidi ancora meglio.
Nella maggior parte dei casi è sufficiente una buona reidratazione del lievito (secco) qualche ora prima, quando non faccio lo starter per motivi di tempo, 5-6 ore prima dell'inoculo, quindi diciamo a inizio cotta, metto nella beuta 200 ml di acqua bollita e raffreddata a 20° aggiungo un po di zucchero e lascio sull'agitatiore magnetico fino a quando mi serve, sistema veloce e (fino ad ora) funzionale, e anche per lo starter io sono convinto che ogni uno di noi mette a punto la tecnica più confacente, proprio ora sto iniziando a prepare quello per domenica US 5 per la Mia "Svergognata" la ricetta se ti interessa la trovi nella sezione ricette.

Ciao fabio

RE: Starter e tassi di inoculo - Esatrixy - 17-06-2011

La mia prima birra fu una "lager" (se cosi la vogliamo chiamare) da estratto luppolato...versai i lieviti secchi (sembravano minuscoli bastoncini di zucchero...specie quelli che si mettono sui dolci) direttamente nel mosto senza neanche reidratarli...se ci ripenso mi metto le mani nei capelli!!! Da allora m'è venuta la fissa dello starter...

RE: Starter e tassi di inoculo - Bonattif - 17-06-2011

Se ti fai un giro su you tube e digiti agitatore magnetico, capirai di cosa parlo e vedrai l'utilita' di un attrezzo che con quattro soldi ti puoi autocostruire, all'inizio ho comunque sempre reidratato il lievito e ho sempre ottenuto dei buoni risultati.

RE: Starter e tassi di inoculo - iron - 20-06-2011

Confermo, da quando mi sono costruito l'agitatore magentico..ho avuto sempre delle ottime fermentazioni con attenuazioni che prima non avevo! I lieviti con l'agitatore diventano delle bestie fameliche!Angry

RE: Starter e tassi di inoculo - Esatrixy - 20-06-2011

In parole povere si prepara lo starter e si lascia fermentare con l'agitatore acceso?! Per tutto il tempo?

RE: Starter e tassi di inoculo - Bonattif - 20-06-2011

Se prepari lo starter e intendi lasciarlo sull'agitatore max 24 ore prima, diversamente reidrati il lievito e lo lasci su 5-6 ore, diciamo da inizio cotta a quando inoculi.

RE: Starter e tassi di inoculo - Fernando - 20-06-2011

ragazzi...a proposito di lieviti e starter...se preparo uno starter quanti giorni posso tenerlo? e a che temperature devo conservarlo?