L'industria della birra artigianale è in continua evoluzione e molti birrifici, nati come piccoli microbirrifici, stanno raggiungendo ogni anno livelli di produzione considerevoli. Con la crescita della produzione, molti birrifici artigianali stanno raggiungendo un punto in cui è più vantaggioso utilizzare metodi di controllo della qualità interni piuttosto che esternalizzare questa attività chiave a laboratori esterni. La spettroscopia sta diventando un metodo sempre più comune attraverso il quale i birrifici tracciano e monitorano la produzione e la fermentazione della birra.
Che cos'è dunque la spettroscopia? E quali sono i diversi metodi spettroscopici e i loro vantaggi? Abbiamo parlato con il nostro senior data scientist interno, Kasper Winther Jørgensen, dell'analisi spettroscopica e dei vantaggi dell'uso della spettroscopia FTIR rispetto alla spettroscopia NIR nell'analisi della birra artigianale.
Che cos'è la spettroscopia FTIR? Che cos'è la spettroscopia NIR? E come funziona la spettroscopia a infrarossi?
In generale, la spettroscopia a infrarossi è un principio secondo cui la luce interagisce con la materia organica in modi diversi. Misurando l'interazione della luce con diversi materiali, si ottengono preziose informazioni sulla composizione del materiale.
Il vicino infrarosso (NIR) è una tecnica spesso utilizzata nell'analisi spettroscopica. Utilizza lo spettro elettromagnetico compreso tra 700 nm e 2500 nm ed è un metodo di riferimento per analisi accurate e rapide, adatto per la determinazione quantitativa dei principali costituenti nella maggior parte di tipi di prodotti alimentari e agricoli.
FTIR è l'acronimo di Fourier Transform Infrared (spettroscopia a infrarossi in trasformata di Fourier) ed è una tecnica spettroscopica che utilizza lo spettro elettromagnetico da 2500 nm e 25000 nm. Questa è la regione del "medio infrarosso" ed è il motivo per cui la FTIR viene talvolta indicata anche Mid IR.
Lo spettro del medio infrarosso (2500 nm - 25000 nm) è ampio rispetto, ad esempio, al NIR (800 - 2500 nm). Poiché gli spettri generati da un analizzatore FTIR si basano su molti punti dati, è fornita una rappresentazione spettrale altamente accurata del campione sottoposto ad analisi. Infatti, l'accuratezza e la ripetibilità dei risultati sono spesso altrettanto pari, se non superiori, alle analisi chimiche tradizionali, ma ovviamente è difficile da dimostrare. Allo stesso tempo, le misure richiedono meno di un minuto e sono prive di sostanze chimiche.
Rispetto alle tradizionali analisi di chimica analitica, l'uso della spettroscopia a infrarossi per l'analisi del controllo di qualità è un metodo facile da usare, accurato e a basso costo. In un birrificio, l'analisi con spettroscopia a infrarossi consente di risparmiare tempo e denaro ed è un metodo di analisi non distruttivo che permette di raccogliere dati senza dover buttare via le materie prime. Inoltre, è possibile eseguire più analisi simultanee su un unico campione con una preparazione minima o nulla del campione stesso, ed è possibile effettuare misurazioni 24 ore su 24.
In che modo i diversi metodi spettroscopici forniscono informazioni sull'analisi della birra e del malto?
FOSS utilizza la tecnologia NIR dagli anni '70 e la tecnologia NIR è un metodo eccellente per misurare la percentuale di umidità, l'amido e le proteine nei cereali e in altre materie prime prima dell'inizio della produzione della birra. Viene utilizzato anche per l'analisi di formaggi, panna e latte non omogeneizzato, poiché la profondità di penetrazione è importante per ottenere una misura rappresentativa in un campione di consistenza non uniforme.
Sebbene ciò sia ottimo per i cereali e i materiali solidi, la spettroscopia FTIR si è rivelata una soluzione più affidabile per la maggior parte dei liquidi.
L'industria lattiero-casearia è stata la prima a beneficiare della convenienza e della velocità dell'analisi FTIR grazie alle soluzioni pionieristiche FOSS introdotte negli anni '80. FTIR è oggi la metodologia principale per analizzare il contenuto di grassi e proteine nel latte e nei prodotti caseari.
L'analisi FTIR è diventata uno strumento importante anche per i produttori di vino, da quando FOSS ha introdotto l'analisi FTIR nel settore nel 1999. Non che prima i viticoltori non fossero in grado di produrre vini di alta qualità, ma ora possono farlo in modo più coerente, avendo a disposizione dati oggettivi per fare un riferimento incrociato tra il loro istinto e il loro giudizio. Utilizziamo la tecnologia FTIR anche nel nostro BeerFossTM FT GO per portare questi vantaggi nell'industria della birra artigianale.
In quale fase del processo di birrificazione è possibile utilizzare l'analisi spettroscopica?
La risposta breve è che è possibile utilizzare l'analisi spettroscopica in ogni fase del processo di birrificazione. Dall'analisi delle materie prime alla birra finita. Negli ultimi sei decenni FOSS ha utilizzato diverse tecnologie per supportare i produttori di cereali e malterie.
Con la spettroscopia FTIR è possibile misurare ABV, densità, gravità, estratto reale, RDF, pH, calorie (e altro ancora) per contribuire a monitorare i dati di produzione e garantire la coerenza dei propri standard di qualità.
I birrifici artigianali spesso si considerano produttori di bevande dal gusto e dalla qualità migliori rispetto alle birre macro, ma il gusto e la qualità sono misurabili con la spettroscopia? Il gusto è molto soggettivo, ma la qualità è sicuramente qualcosa che si può misurare.
Quando si parla di birra, il controllo di qualità consiste nel garantire che un determinato stile soddisfi le specifiche stabilite per quello specifico stile di birra. Ciò include combinazioni specifiche di orzo e luppolo, fermentazione, temperatura e finitura del prodotto. È inoltre necessario assicurarsi di rispettare i valori ABV indicati sulle etichette per evitare problemi di tassazione.
(Esempio di lunghezza d'onda di un campione di birra)
Con la spettroscopia nel vicino infrarosso (NIR) e nel medio infrarosso (FTIR), è possibile misurare tutti i parametri chiave, dall'ABV alla densità fino all'estratto reale, per fornire informazioni sul mondo selvaggio delle fermentazioni ed essere sicuri di produrre sempre esattamente la birra che si desidera. Tracciando e registrando i valori dei dati durante la produzione e la fermentazione fino al confezionamento, è possibile garantire il rispetto delle specifiche e la coerenza.
In sintesi, quali sono i vantaggi della spettroscopia FTIR nella birra artigianale?
I vantaggi della spettroscopia FTIR nella birra sono numerosi. Innanzitutto, lo spettro nel medio infrarosso (2500 nm - 25000 nm) è ampio rispetto, ad esempio, al NIR (800 - 2500 nm) e poiché gli spettri generati da un analizzatore FTIR si basano su molti punti dati, è fornita una rappresentazione spettrale altamente accurata del campione in analisi.
In secondo luogo, la spettroscopia FTIR è più sensibile e può quindi misurare sia la birra a bassa che ad alta gradazione alcolica con maggiore accuratezza rispetto alla tecnologia NIR. È anche molto più adattabile per misurare tutti i tipi di birra acida, luppolata o dolce. I campioni non devono essere degassati o filtrati prima dell'analisi poiché la FTIR è in grado di misurare le molecole di alcol critiche e ignorare il "rumore" delle particelle.
Inoltre, la FTIR non è una soluzione di misura monouso. Nuove caratteristiche possono essere aggiunte in base alle esigenze dei clienti e siamo costantemente al lavoro per aggiungerne di nuove. Un ottimo esempio è la capacità della spettroscopia FTIR di misurare la birra torbida. Si tratta di un grande vantaggio per i birrifici artigianali che sono spesso molto più sperimentali e alla costante ricerca di nuovi modi di produrre e utilizzare ingredienti diversi per creare nuovi tipi di birra.
