Основною сировиною для виробництва пива є ячмінь, хміль, вода, дріжджі. В якості несолодових матеріалів, тобто без пророщування, використовують кукурудзу, рис і рідше – пшеницю. Пиво кращих сортів виробляють із солоду без домішок несолодової сировини.
Ячмінь – злакова культура, яка є основним джерелом для приготування пива. Хімічний склад ячмінного зерна, % на СР: крохмаль – 45-70, білки – 7-26, пентози – 7-11, цукри – 1,7-2,0, целюлоза – 3,5-7,0, жири – 2-3.
З технологічної точки зору кращим є ячмінь, який легко проростає і втрачає при цьому мінімальну кількість поживних речовин. Колір зерна повинен бути світло-жовтим, жовтим або сірувато-жовтим, недоспілі зерна мають зеленуватий відтінок. Темні кінці означають, що зерно було намочене під час збирання або зберігання. В ячменю не повинно міститися багато зернових і сміттєвих домішок.
Для приготування світлих сортів пива оболонка зерна не повинна бути товстою, так як дубильні речовини, які в ній містяться (не більше 7-9 %), надають напою грубого смаку. Для темних сортів пива допускається наявність оболонки до 13 %, оскільки речовини, які в ній містяться покращують специфічний смак і колір темного пива.
Технологічні якості ячменю оцінюють за наступними показниками: натура зерна, здатність проростати, водочутливість, вміст білка, плівчастість, екстрактивність. Під натурою зерна розуміють масу зерен в 1 дм³.
Здатність проростати – відсоток пророслих зерен, який виявляється на п’яту добу; показник свідчить про ступінь придатності ячменю до солодоваріння. Водочутливість характеризує зниження здатності до проростанню навіть при невеликому надлишку води.
В ячменю, придатному для пивоваріння, кількість білка не повинна перевищувати 11,5 %. Для темних сортів пива допускається наявність білка в зерні до 12,5 %. Вміст білка нижче 7,5 % може призвести до недостатнього збродження сусла, пустого смаку пива.
Наявність кольорових плівок, нерозчинних у воді, і які не піддаються ферментативному гідролізу, називають плівчастістю. У пивоварінні використовують ячмені з плівчастістю не більше 9 % на СР. Чим вище плівчастість, тим нижча екстрактивність. Екстрактивність обумовлена вмістом крохмалю, некрохмалистих полісахаридів і білкових речовин. У якісному ячменю екстрактивність складає 76-82 % на СР. Чим вища екстрактивність, тим менші витрати зерна на виробництво пива.
Хміль – основна і поки що незамінна сировина для пивоваріння. Речовини, які входять до його складу, надають пиву специфічного смаку і аромату, збільшують стійкість при зберіганні, сприяють кращому освітленню пива і утворенню піни.
В пивоварінні використовують тільки шишки – жіночі незапліднені суцвіття. Середній склад сухих хмелевих шишок, %: целюлоза – 12-16, азотисті речовини – 15-24, безазотисті екстрактивні речовини – 25-30, хмелеві смоли – 10-20, поліфенольні речовини – 2-5, ефірні олії – 0,2-1,7.
Розрізняють хміль тонких і грубих сортів. Тонкі сорти містять близько 15 % гірких речовин і від 3 до 5 % α-кислот, грубі сорти – більше 20 % гірких речовин і 8-12 % α-кислот. Тонкі сорти використовують в пивоварінні для охмелення сусла, а грубі – для приготування екстрактів, концентратів. Гіркі речовини надають пиву гіркоти, мають антисептичні властивості, беруть участь в утворенні піни.
Поліфенольні речовини хмелю запобігають окисненню гірких речовин і утворенню комплексних сполук, володіють антибіотичними властивостями, мають в’яжучий смак.
Хмелева ефірна олія надає хмелю специфічний приємний аромат. Ефірна олія утворюється в період дозрівання хмелю, має складний хімічний склад. Під час зберігання хмелю його складові піддаються окисненню. Тому з метою консервування і підвищення ступеню використання гірких речовин шишки брикетують або готують із них екстракти хмелю.
Кукурудза використовується як добавка до солоду у вигляді кукурудзяного борошна або кукурудзяної січки. Вміст жирів у кукурудзяному борошні чи січці не повинен перевищувати 2 %. Екстрактивність кукурудзи вища, ніж у ячменю, і складає 82-90 %. Відсотковий хімічний склад зерен кукурудзи, % на СР: вуглеводи – 78,5, білки – 12-15, целюлоза – 2,5, жири – 5,1. Крохмаль кукурудзи містить 21-23 % амілози і 77-79 % амілопектину.
Крохмальні зерна дрібні і важко гідролізуються ферментами. Тому використовують кукурудзяні пластівці (одержують шляхом пропускання зволоженого помелу кукурудзи через вальці, що обігріваються паром).
Пшениця може використовуватись у пивоварінні в якості солоду і несолодової сировини. Середній хімічний склад зерна пшениці, % до маси СР: крохмал – 60-80, білки – 7-18, целюлоза – 2,0-2,5, цукри – близько 3, жири – 0,5-1,0, мінеральні речовини – 1,5-2. Пшениця містить дуже малу кількість антоціаногенів, тому навіть при надмірному вмісті білка стабільність пшеничного пива вища. В зернах пшениці присутні такі вітаміни, як Е, В6, біотин, ніацин, пантотенова кислота, рибофлавін, тіамін, фолацин, холін, а також β-каротин.
4.2. Дріжджі в пивоварінні
Дріжджі необхідні для здійснення основного біохімічного процесу при виготовленні пива – спиртового бродіння. Спиртове бродіння цукрів сусла під дією ферментів дріжджів формує букет напою.
В пивоварінні використовують дріжджі верхового і низового бродіння. Дріжджі верхового бродіння виду S.cerevisiae використовують для одержання пива при підвищеній температурі (12-15 °С).
У вітчизняному пивоварінні в основному використовують дріжджі низового бродіння – S.carlsbergensis, які активно бродять при температурі 5-7 ºС. Ці дріжджі по закінченню процесу бродіння швидко осідають і утворюють на дні бродильного апарату щільний шар.
4.2.1. Раси пивних дріжджів
Дріжджі S. сarlsbergensis – повністю зброджують рафінозу, на відміну від S. cerevisiae, які її зброджують лише на 1/3. Інші моно- і дисахариди обидві раси зброджують приблизно в однаковій мірі з однаковою швидкістю. Така особливість S. carlsbergensis пояснюється наявністю у їх ферментному комплексі мелібіази (галактозидази).
Розрізняють сильно- і слабозброджуючі дріжджі. Більшість рас дріжджів S. сarlsbergensis відносяться до сильнозброджуючих, які здатні зброджувати мальтодекстрин (ізомальтозу), що не властиве іншим дріжджам. Більшість дріжджів верхового і низового бродіння належать до типу Фроберг, слабозброджуючі — до типу Заац. Ступінь зброджування сусла дріжджами Фроберг значно вищий, ніж дріжджами Заац.
Пивні дріжджі S. сarlsbergensis завжди повинні бути мікробіологічно чистими, пластівцеподібними, швидко зброджувати сусло й осідати на дно, утворюючи чисте освітлене прозоре пиво з повним смаком і ароматом.
У пивоварінні широко застосовують різні раси S. сarlsbergensis: дріжджі раси 776 — середньозброджуючі, за період головного бродіння на суслі концентрацією 11,0 % сухої речовини синтезують 2,7 % етанолу. Клітини округлої форми, завдовжки 8-10 мкм і завширшки 5-6 мкм. Біомаса збільшується приблизно в п'ять разів від внесеної кількості, здатність до освітлення задовільна.
На сьогодні із виробничих дріжджів S. сarlsbergensis виділено й відселекціоновано раси 11, 41, 44. Із них дріжджі раси 11 — сильнозброджуючі з високою здатністю до освітлення. Пиво, одержане з їх використанням, приємного смаку. Дріжджі рас 41 і 44 — середньозброджуючі, з високою здатністю до осадження та освітлення. Пиво з ними має м'який, повний і чистий смак.
Дріжджі рас S і P (львівська раса) — середньозброджуючі, з високою здатністю до осідання й освітлення пива. Смак і аромат пива добрі.
Дріжджі раси F (чехословацька раса) — швидко- й сильнозброджуючі, освітлення пива добре, смак приємний. Дріжджі раси 8a (M) сильнозброджуючі, добре освітлюють пиво, глибоко його зброджують і зумовлюють приємний смак.
Нова німецька раса дріжджів 34-N прискорює процес бродіння і має високу здатність до освітлення пива (міцність його може сягати 8,5 % об. при концентрації сусла 18 % сухої речовини).
Дріжджі верхового бродіння S.cerevisiae застосовують рідше і в основному для одержання темних або спеціальних сортів пива. Дріжджі штаму 191-К використовують для виготовлення спеціальних солодких темних сортів пива, зокрема Оксамитового. Вони не зброджують лактозу та рафінозу.
У виробництві пива з метою поліпшення його аромату й смаку застосовують змішані раси дріжджів або здійснюють бродіння різними расами (найчастіше 11 та 34-N) з наступним змішуванням молодого пива в апаратах доброджування.
Найкращими та найбільш використовуваними дріжджами для виробництва пива є S. сarlsbergensis, раси 11 та 34-N, як сильнозброджуючі дріжджі, що зброджують навіть рафінозу. Вони швидко осідають після бродіння на дні циліндро-конічного бродильного апарата (ЦКБА) і тому легко виводяться з нього. Мають високу здатність до освітлення пива. Тоді як дріжджі верхового бродіння S. сerevisiae погано осаджуються при бродінні пива, надають йому гіркоти, а також слабо зброджують деякі цукри. Пиво отримане при бродінні дріжджів S. сarlsbergensis має досить приємний смак та аромат.