Брожение — сложный биохимический процесс, во время которого с помощью микроорганизмов (дрожжей или бактерий) происходит химическое превращение веществ питательной среды.
Существует несколько основных видов брожения: спиртовое, молочнокислое, уксусное и др. Для производства пива имеет значение только спиртовое брожение.
Сахара, содержащиеся в пивном сусле, сбраживаются дрожжами в спирт и углекислый газ, а дрожжи получают необходимое питание для своего роста и размножения. Количество питательных веществ, потребляемых дрожжевыми клетками, составляет небольшой процент.
Процесс спиртового брожения выражается следующим уравнением:
Этот процесс никогда не протекает в чистом виде: наряду с образованием спирта и углекислоты получается незначительное количество других продуктов — глицерина, янтарной кислоты альдегидов и пр. Эти побочные продукты значительно влияют на аромат и вкус пива.
Образование спирта и углекислоты происходит в результате жизнедеятельности дрожжей под действием многих ферментов, через несколько промежуточных стадий, в которых основную роль играет фосфорная кислота. В последней стадии спиртового брожения образуется пировиноградная кислота, распадающаяся под действием фермента карбоксилазы на углекислый газ и ацетальдегид, который затем восстанавливается в этиловый спирт.
Процесс превращения сахара в спирт и углекислый газ экзотермический, т. е. сопровождается выделением тепла. Количество его составляет около 100,48 кДж на 1 г-моль сброженного сахара.
На процесс спиртового брожения значительно влияют внешние условия среды, особенно присутствие кислорода и концентрация водородных ионов (рН). Достаточно изменить рН среды в щелочную сторону или ввести вещества, связывающие ацетальдегид, как спиртовое брожение пойдет в сторону образования уксусной кислоты и глицерина. При сильной аэрации среды, как это делается в дрожжевом производстве, образующиеся при расщеплении сахара продукты будут потребляться на построение размножающихся дрожжей.