Dokładne mycie i dbanie o higienę w browarze to (obok odpowiedniego przeprowadzenia procesu technologicznego) podstawa do uzyskiwania wysokiej jakości, powtarzalnych produktów. Ten aspekt często bagatelizowany, czy zrzucany na drugi plan powoduje szereg ciężkich do zlokalizowania i zniwelowania problemów. Tanki czy naczynia warzelni nowej generacji wyposażone są często w głowice do przeprowadzania zautomatyzowanego mycia systemem CIP (Clean In Place), w takim przypadku dużym zagrożeniem dla gotowego produktu są elementy poza tym systemem – niedomyte rurociągi, węże, złączki czy trudno dostępne wymienniki ciepła.
Wyróżnić można trzy podstawowe cele przyświecające dbaniu o higienę w browarze:
- usunięcie zabrudzeń organicznych, cząstek stałych, by nie dostały się do produktu końcowego i nie zalegały w instalacji.
- pozbycie się trwałych, mineralnych zabrudzeń wpływających na działanie instalacji (np. kamień kotłowy)
- dezynfekcja w celu eliminacji zagrożenia zakażenia drobnoustrojami1.
Przed omówieniem głównych etapów czy powszechnie stosowanych środków myjących, warto podkreślić, że bardzo ważnym aspektem jest ich dobranie do tworzywa z jakiego wykonana jest instalacja. Na potrzeby browarnicze i odpowiedniej higieny zalecana jest stal kwasoodporna oraz węże przeznaczone do użytku w branży spożywczej, odporne na kwasy, silne zasady i środki utleniające. Stosowanie metali kolorowych (aluminium, mosiądz) wymaga neutralnych środków myjących lub takich z inhibitorami korozji.
Na wydajność procesu mycia wpływają cztery podstawowe czynniki2:
- temperatura (mycie na zimno – tanki fermentacyjne, leżakowe; mycie na gorąco – warzelnia, wymienniki ciepła, rurociągi itd.)
- czas mycia (im dłuższy – tym lepszy efekt)
- mechanika procesu (ciśnienie, szybkość przepływu)
- chemikalia (rodzaj, stężenie)
Z zachowaniem higieny w browarze kojarzy się zwykle dezynfekcja, traktowana często jako najważniejszy etap mycia, spychającą na drugi plan wcześniejsze etapy cyklu. Czynność mycia (czyli mechanicznego czy zautomatyzowanego usuwania zabrudzeń) jest podstawą higieny w browarze i bardzo ważnym krokiem do minimalizacji zagrożenia zakażeniem. Wśród doświadczonych piwowarów istnieje wręcz opinia, że jeśli musieli by zrezygnować z któregoś z tych dwóch etapów, lepiej jest dokładnie wymyć browar i nie dezynfekować, niż odwrotnie.
Mycie browaru
Chemiczne
Środki alkaliczne (zasadowe)
To najszerzej stosowane środki myjące w browarach. Ich skład oparty jest na wodorotlenku sodu (NaOH) lub wodorotlenku potasu (KOH). 2-5% zasadowy roztwór można stosować zarówno na zimno (mycie tanków) jak i na gorąco (ok. 80℃). Usuwa wszelkie zabrudzenia organiczne, wykazuje doskonałą zdolność emulgowania białka, a w przypadku stosowania na gorąco udowodniono wysoką skuteczność w usuwaniu biofilmu3.
Ze względu na kilka wad stosowania związków alkalicznych (m.in. pienienie, korozyjne działanie na aluminium, ciężkie spłukiwanie, brak właściwości powierzchniowo czynnych a w przypadku stosowania ługu na gorąco: ryzyko tworzenia kamienia na powierzchni instalacji) powszechnie dostępne są gotowe środki myjące, alkalia połączone z dodatkowymi substancjami, które w kompleksowy sposób minimalizują złe oddziaływanie zasad. Znajdziemy tam środki przeciwpieniące, krzemiany czy węglan sodu – pozwalające na bezpieczne mycie wrażliwego aluminium, środki powierzchniowo czynne (surfaktanty)2, ale i tzw. sekwestranty, zapobiegające osadzaniu się osadów na powierzchni naczyń1. Co ważne – CO2 reaguje z wodorotlenkiem sodu, częściowo dezaktywując działanie środków alkalicznych – obniża ich efektywność. Wykazano, że 1 m3 CO2, przy ciśnieniu 1 bar i temperaturze 20℃ neutralizuje 2 kg NaOH4. W związku z tym, konieczne jest dokładne pozbycie się dwutlenku węgla z instalacji, szczególnie w dużych tankach fermentacyjnych, gdzie tego gazu jest bardzo dużo.
Środki alkaliczne, przy odpowiednim dostosowaniu ich składu do sprzętu jakim dysponuje piwowar, zapewniają bardzo dobry efekt mycia, jednak większość z nich pozbawiona jest czynnika dezynfekującego (istnieją wyjątki – środki z dodatkiem aktywnego chloru, które jednocześnie myją i dezynfekują – przykład opisany w Tabeli 1).
Środki kwasowe
Stanowią uzupełnienie środków zasadowych (dwufazowe mycie, neutralizacja ługu) – ich głównym celem jest usunięcie osadów mineralnych. Zwykle stosowane na zimno (max. 40℃). Najpopularniejszymi i wyróżnionymi jako najbardziej skuteczne są te oparte na kwasie fosforowym (przewyższają kwas azotowy i siarkowy właściwościami czyszczącymi). W połączeniu z substancjami powierzchniowo czynnymi kwas fosforowy jest bezpieczny dla stali nierdzewnej (nawet w wysokich temperaturach)2.
Środki kwasowe ze względu na brak reakcji kwasu z CO2 są bezpieczne w stosowaniu w tankach fermentacyjnych1. Te oparte na bazie kwasu azotowego szczególnie polecane są do usuwania tzw. kamienia piwnego, są bezpieczne dla stali nierdzewnej i alumnium. Bardzo ważne jest, by mycie kwasem azotowym odbywało się po wcześniejszym cyklu mycia ługiem, ponieważ kwas azotowy w kontakcie z organicznymi cząsteczkami reaguje, wytwarzając trujące gazy azotowe2. Podobnie jak w przypadku alkalicznych, środki kwasowe są wzbogacane związkami wspomagającymi, m.in. o właściwościach powierzchniowo czynnych (surfaktanty).
Enzymatyczne
Rosnącą popularnością cieszą się – stosunkowo nowe na rynku – myjące środki enzymatyczne. Ich oferta wciąż nie jest tak szeroka, jak w przypadku klasycznej chemii, jednak na rynku dostępne są zachęcające specyficznością produkty ukierunkowane bezpośrednio na przemysł browarniczy (np. ENZYBREW 10). Odpowiednio skomponowana mieszanina enzymów pozwala na bezpieczne i bardziej przyjazne środowiskowi mycie całego sprzętu browarniczego. W skład sypkiej mieszanki wchodzą m.in. węglan sodu, nadtlenek węglanu sodu oraz enzymy z grupy proteaz czy celulaz. Roztwór o stężeniu 0,5 do 2%, przygotowany na ciepło (45 – 60℃) może służyć do codziennego mycia instalacji, dokładnie usuwa zabrudzenia organiczne takie jak błonnik roślinny, białko, skrobię. Ze względu na brak pienienia, polecane są do mycia w systemie CIP. Środki enzymatyczne wyróżnia łatwe spłukiwanie, bezpieczeństwo stosowania oraz fakt, że nie powodują korozji. Nie zaleca się ich długiego kontaktu z metalami lekkimi (aluminium czy miedź)5.
Dezynfekcja
Resztki żywności czy piwa są idealną pożywką do rozwijania się mikroorganizmów. Środki dezynfekujące pełnią ważną rolę, zwieńczającą cały długi proces mycia. W miejscach, gdzie szczególnie ważna jest możliwa sterylność zachodzących procesów (począwszy od momentu schłodzenia brzeczki) zawsze stanowią końcowy etap higieny w browarze, stosowane po środkach myjących. Celem stosowania dezynfekcji jest pozbycie się wegetatywnych form mikroorganizmów, a dezynfektanty powinny charakteryzować się kilkoma cechami6: biobójczością w stosunku do szerokiego spektrum mikroorganizmów w niskim stężeniu, niskimi kosztami i bezpieczeństwem względem roślin, produktów lub innych środków chemicznych z którymi będą miały kontakt. Środki dostępne na rynku stanowią kompromis dla wymienionych cech, nie zawsze spełniając je w stu procentach.
Dezynfekcja może zachodzić metodami fizycznymi oraz chemicznymi. Do pierwszych należą m.in. obróbka cieplna czy promieniowanie UV, metody chemiczne to różnego rodzaju chemikalia. Co ważne – dezynfekcja jest skuteczna w momencie gdy poddawana jej jest czysta, fizycznie nienaruszona, gładka powierzchnia (pory czy pęknięcia znacząco utrudniają osiągnięcie pożądanego efektu)2.
Tabela 1. Zestawienie popularnych środków do dezynfekcji stosowanych w przemyśle browarniczym, ich zastosowanie i właściwości1,2.
| Środek dezynfekcyjny | Zastosowanie | Uwagi |
| Kwas nadoctowy | Mycie butelek; mycie systemem CIP | Kwaśny środek dezynfekujący o działaniu utleniającym (niszczy błony komórkowe). Silnie dezynfekujący, rozkłada się do kwasu octowego i nadtlenku wodoru. Stosowany na zimno, w stężeniach 70-300 mg/L. Praktycznie wszystkie mikroorganizmy są zabijane przy użyciu kwasu nadoctowego. Temperatura pokojowa i niskie stężenie zabijają nie tylko bakterie wegetatywne wszystkich typów, drożdże i pleśnie, ale także przetrwalniki trudno zwalczających się Bacillus spp. i Clostridium spp. Dostępny w formie skoncentrowanej jest ciężki w użyciu, ma bardzo intensywny zapach i musi być odpowiednio przechowywany. Ze względu na to, często rezygnuje się z kwasu nadoctowego na rzecz dwutlenku chloru. |
| Nadtlenek wodoru | Mycie systemem CIP, dezynfekcja w sprayu | Neutralny środek dezynfekujący o działaniu utleniającym; bardzo przyjazny dla środowiska i ścieków. Bardzo szeroki zakres skuteczności. |
| Dwutlenek chloru | Mycie butelek; mycie systemem CIP; dezynfekcja wody pitnej | Środek dezynfekujący o działaniu utleniającym; system dwuskładnikowy, który jest mieszany na miejscu, zaraz przed użyciem. Ekonomiczne koszty eksploatacji, ale wysokie koszty inwestycyjne. Charakteryzuje się bardzo szerokim zakresem skuteczności. |
| Aktywny chlor (podchloryn sodu) | Mycie butelek; mycie systemem CIP; dezynfekcja wody pitnej | Alkaliczny środek dezynfekujący o działaniu utleniającym. Stosowany w stężeniu 50-300 mg/L. Doskonale usuwa uporczywe zabrudzenia, przebarwienia. Zalecane stosowanie doraźne, okazjonalne, ponieważ wykazuje kilka wad: niebezpieczeństwo powstania chlorofenolu (negatywnie wpływa na smak produktu); ma właściwości korodujące. UWAGA: Stabilny tylko w środowisku zasadowym, podczas mieszania z roztworami kwaśnymi wydziela się wolny chlor. |
| Czwartorzędowe związki amoniowe | Statyczna dezynfekcja, dezynfekcja w sprayu | Kationowe, powierzchniowo czynne substancje, które dzięki swojemu niskiemu napięciu powierzchniowemu mogą aktywnie penetrować szczeliny i pory. Są skuteczne zarówno w zakresie kwaśnym, jak i zasadowym. Są obojętne dla metali i tworzyw sztucznych, nie powodują korozji. W stosowanych stężeniach nie są niebezpieczne w obsłudze, nie mają zapachu i nie są szkodliwe dla skóry. Bakterie Gram + są łatwo zabijane, podczas gdy ogólnie dla bakterii Gram – wymagane są większe stężenia lub dłuższy czas kontaktu. Bardzo mocno się pienią i zwykle nie można ich używać w systemach CIP. |
Poza środkami opisanymi w Tabeli 1 wyróżnia się także dodatek aldehydów oraz biguanidów, jako neutralnych środków do dezynfekcji.
Płukanie końcowe należy przeprowadzić wodą, która spełnia wymagania stawiane wodzie pitnej. Niedostatecznie wypłukane środki dezynfekujące mają szeroki wpływ na jakość gotowego piwa. Czwartorzędowe związki amoniowe powodują mętnienie piwa (wytrącanie białka) i obniżenie trwałości piwnej piany. Ze względu na ich minimalne napięcie powierzchniowe bardzo trudno je wypłukać. Aldehydy również wytrącają białka i powodują zmętnienia. Produkty zawierające aktywny chlor mogą tworzyć chlorofenole w wyniku reakcji z substancjami organicznymi, a tym samym znacznie szkodzić wrażeniom sensorycznym piwa. Kwas nadoctowy sprzyja procesom utleniania piwa. Brak naocznego wpływu dezynfektantów i innych środków na jakość końcowego produktu nie oznacza sukcesu, często ich wpływ zauważany jest podczas oceny organoleptycznej2.
Źródła
- Briggs, D. E., Boulton, C. A., and Brookes, P. A. (2004) Brewing Science and practice.
- Handbook of Brewing: Processes, Technology, Markets. Edited by H. M. Eßlinger Copyright © 2009 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim ISBN: 978-3-527-31674-8.
- Czechowski, M. H., Banner, M.J. (1992) MBAA Tech. Quart., 29, 86.
- GINGELL, K. BRUCE, P. (1998) Proc. 23rd IOB Conv., Asia Pacific Sect., Perth, 134.
- https://www.realzyme.com/wp-content/uploads/2019/04/Enzybrew-10-2019.pdf
- SINGH, M. and FISHE R, J. (1999). `Cleaning and disinfection in the brewing industry’. In Brewing Microbiology, F. G. Priest and I. Campbell, ed., Aspen Publishers, Inc., Gaithersburg, Maryland, pp. 271±300.