Klassieke biotechnologie: de productie van bier

Een van de meest klassieke biotechnologische processen is de productie van bier. De Egyptenaren maakten bier door gerst in aardewerken potten te begraven. Gerst kiemde hierin. Vervolgens werd het gemalen, vermengd met water en gekneed tot een broodpap. Deze broodpap werd verhit. De broodpap werd door een zeef geperst, waarna de gisting op gang gebracht werd. De gisting vond plaats in aarden vaten met gaten in de bodem waaruit het vloeibare bier lekte.

Met name in de kloosters in de Middeleeuwen werden de brouwmethoden verbeterd. Brouwerijen groeiden uit van huisnijverheid tot ambacht. Intussen is het brouwen van bier al lang geen ambacht meer. Het is een industrieel productieproces geworden met grote capaciteiten. Het doel van het bierbrouwproces is conservering door ethanolproductie. De suikers in de gerst worden omgezet tot ethanol door gisten. In de gerst is echter geen glucose aanwezig maar zetmeel. Een eerste fase in het bierbereidingsproces is dan ook de afbraak van zetmeel tot maltose en glucose. Dit gebeurt met enzymen, die aangemaakt zijn door gerst te kiemen: het zogenaamde "mouten".

In eerste instantie laat men de gerst ontkiemen, waardoor mout ontstaat. Bij dit kiemen worden amylases gevormd; enzymen die zetmeel kunnen afbreken tot glucose. Dit proces wordt gestopt door eesten, dit is het drogen van de mout. Indien het proces niet gestopt wordt, vindt een te vergaande ontwikkeling van blad en wortel plaats waarvoor de gevormde glucose gebruikt wordt. Het enige doel van mouten is echter de productie van amylase.

Dit mout wordt gemalen en vermengd met water. Het zetmeel, dat opgesloten ligt in korrels, wordt in suspensie gebracht. Vervolgens vindt de afbraak van zetmeel met amylasen tot maltose en glucose plaats.

Dit vindt plaats in het echte brouwproces. Dit wordt uitgevoerd in 2 brouwketels. Een gedeelte wordt in een brouwketel van 70 graden Celsius gebracht. Hierbij wordt het lange zetmeelmolecuul in grote stukken gesplitst. Vervolgens wordt deze ketel op een temperatuur van 100 graden Celsius gebracht om de zetmeelkorrels verder kapot te maken. Dit mengsel wordt toegevoegd aan een andere ketel, waarin de temperatuur zo'n 60 graden Celsius bedraagt. In deze ketel worden glucose-eenheden van de reeds verkorte zetmeelketens gesplitst.

Het brouwen bestaat uit het steeds heen en weer pompen van een gedeelte van de inhoud van die ketels. Aan het einde van dit brouwproces is het grootste gedeelte van het zetmeel omgezet in maltose en glucose.

Vervolgens wordt dit mengsel geklaard, dat wil zeggen, de onopgeloste bestanddelen worden verwijderd door middel van filtratie. De vloeibare substantie wordt wort genoemd en deze wort wordt vervolgens gekookt om de enzymen te inactiveren, om melkzuurbacteriën af te doden en om een gedeelte van het water te verdampen. Bij dit koken zal een gedeelte van de eiwitten coaguleren, deze kunnen verwijderd worden met behulp van een centrifuge.

De volgende stap is de vergisting. Gist wordt toegevoegd en glucose wordt anaëroob afgebroken tot ethanol. Na een zogenaamde hoofdgisting wordt een nagisting en lagering toegepast wat belangrijk is voor de ontwikkeling van de smaak.

Het zal duidelijk zijn dat dit een echt biotechnologisch proces is. Er wordt gebruik gemaakt van enzymen en ook van gisten. Deze biokatalysatoren zijn ingepast in het productieproces. Het brouwproces heeft zich ontwikkeld van een traditioneel proces tot een industrieel proces. Het industriële proces is als zodanig niet klassiek meer, maar de oorsprong is wel duidelijk klassiek.