Nel corso dei millenni i metodi di produzione della birra sono notevolmente cambiati. Sono mutati i processi biochimici applicati nella sua produzione e anche gli ingredienti che la compongono.

Da sempre è stato utilizzato l’orzo, benché oggi si trovino in commercio birre di mais, segale frumento, riso e di altri cereali. Esistono diverse varietà di orzo, ma solo tre vengono usate per la produzione della birra: l’orzo distico, tetrastico e quello esastico.

Una spiga è composta da una serie di nodi (rachidi); ognuno di questi ha sei possibili fiori, che si svilupperanno alla pari sulle rachidi. In base due, quattro o sei fiori vengano impollinati si definirà orzo distico, tetrastico o esastico. Pertanto se vi sono solo due chicchi crescono in misura maggiore e in modo più regolare in confronto agli altri, ed ecco perché è il più usato. Si predilige quello a coltivazione estiva.

L’orzo è rivestito dalla gnumella, una guaina aderente e compatta che lo protegge durante le manipolazioni a cui è sottoposto e può essere coltivato praticamente ovunque.

Il chicco d’orzo usato per la produzione della birra è composto da due parti importanti: l’embrione, da cui si ricavano gli enzimi per la maltazione e la massa farinosa, ricca di amido. Contiene anche sostanze azotate quali acqua, carboidrati e non azotate minerali e grasse.

Per avere una buona birra ci vuole un’acqua ricca di minerali e sostanze organiche, ma anche di lieviti e batteri. I sali minerali non influiscono direttamente il gusto della birra, ma sono fondamentali nella sua preparazione durante i processi di scomposizione e ricomposizione delle sostanze.

Solitamente prima di essere impiegata deve essere trattata, vi sono quattro metodi: per eliminazione, per aggiunta, per modificazione e infine per demineralizzazione. Quest’ultimo toglie attraverso dei filtri chimici tutti i sali minerali, che poi verranno reinseriti nelle proporzioni desiderate.

Ai giorni nostri la birra viene aromatizzata principalmente attraverso il luppolo, una pianta rampicante che sviluppa i fiori maschi e quelli femmina su piante diverse. Solitamente vengono usate le piante femmina poiché contengono una sostanza aromatica e resinosa, la luppolina. Tuttavia in Gran Bretagna, dove i luppoli fecondati sono legali, vengono usati i fiori maschi che sono adatti per le loro tipiche birre ad alta fermentazione.

Il luppolo al contrario dell’orzo è molto delicato e richiede un’adeguata salvaguardia da aria, luce e umidità, che possono alterare le sue caratteristiche. Per essere conservato va essiccato con aria calda, successivamente viene pressato e in alcuni casi solforato. La sua coltivazione è possibile solamente in zone dal clima temperato fresco.

Vi sono vari tipi di luppolo, dalle caratteristiche chimiche e organiche ben distinte, dipendentemente da dove viene coltivato. Le coltivazioni più rinomate sono la Saaz in Cecoslovacchia, Poporinge in Belgio, la Hallertau e la Tettnang in Germania e il Kent in Inghilterra.

I componenti più importanti del luppolo sono tre: gli oli, i tannini e gli acidi amari. Gli acidi amari donano alla birra il suo gusto amarognolo, ma sono anche conservanti e antisettici. I tannini e gli oli invece sviluppano la schiuma al momento della spillatura.

La successiva lavorazione, la fermentazione, sarebbe impossibile se non venisse aggiunto un fungo benefico, il lievito. Già nel XV secolo avanti cristo esistevano metodi primitivi per recuperarlo, successivamente nel Medioevo era usato abbondamente per le produzione di birra.

Nel 1680 per la prima volta lo scienziato olandese Van Leeuwenhoek osservò il fungo con il microscopio, ma solo nel 1875 Pasteur capì come agiva. I microrganismi fungiformi che formano il lievito agiscono sulle sostanze umide che contengono zucchero trasformandolo in alcol.

Vi sono due grandi famiglie di lievito il Saccharomyces carlsbergensis il Saccharomyces cerevisia. Il primo prende il nome dal danese Jacob Christian Jacobsen, fondatore della Carlsberg e grande studioso di microbiologia, è usato per le birre a bassa fermentazione; il secondo, noto anche come lievito di birra, è invece usato per le tipiche birre ad alta fermentazione.