Ciasto wytwarzane z mąki żytniej i drożdży charakteryzuje się lepkim, nie elastycznym i zbitym miękiszem. Aromat jest słaby, a smak mdły. Chleb żytni pieczony na drożdżach wyglądem przypomina niedopieczony chleb, czego nie zmienia nawet dłuższe pieczenie. Wady te można usunąć za pomocą ukwaszenia ciasta.

Chleb żytni upieczony na zakwasie charakteryzuje się różnym, porowatym miękiszem i prawidłowym wyglądem, z kolei chleb pszenny upieczony na zakwasie jest kwaśny, ma nieprzyjemny posmak, małą objętość oraz wadliwą porowatość. Ciasta pszennego nie ukwasza się, natomiast ciasta żytniego nie piecze się z użyciem drożdży.

Ukwaszanie ciasta żytniego sprowadzone jest do zabiegu stosowanego przy produkcji żuru. Zabieg ten polega na ukwaszaniu mąki żytniej w wodzie. W tym celu mąkę żytnią lub niewielką ilość otrąb należy zalać wodą, aby wytworzyła się rzadka zawiesina i odstawić w ciepłe miejsce. Po jednym dniu zawiesina nabiera delikatnego kwaśnego zapachu, natomiast po kilku dniach zapach kwaśny staje się coraz bardziej intensywny, kwasowość zaczyna zanikać i następuje gnicie wytworzonego żuru. Aby zapobiec szybkiemu psuciu się zawiesiny należy, co jakiś czasu uzupełniać ją wodą i mąką. Zabieg ten nosi nazwę odświeżania i polega na dostarczeniu bakteriom mlekowym odpowiedzialnym za proces fermentacji nowej pożywki. Wyhodowanie w ten sposób odpowiednio odpornych bakterii jest zabiegiem dość powszechnie wykorzystywanym w naszym piekarnictwie.

Proces hodowli odbywa się na niesterylnym podłożu i w tych warunkach oprócz drożdży namnażają się inne drobnoustroje przeważnie bakterie kwasu mlekowego. Poprzez zakwaszenie ciasta następuje zahamowanie rozwoju drobnoustrojów gnilnych. Zakwas otrzymywany jest poprzez namnożenie się drożdży oraz różnych rodzajów bakterii kwasy mlekowego. Bakterie mlekowe poprzez syntezę kwasu mlekowego polepszają jakość ciasta żytniego, ograniczają rozwój mikroflory patogennej oraz powodują inaktywację α- amylazy

Z mąki żytniej i wody może wytworzyć się gęściejsza masa o konsystencji papki, która po ukwaszeniu przybiera konsystencje porowatą. Jest to proces spulchniania fermentującej masy, która stanowi produkty wyjściowy do odświeżania a następnie dodania ciasta żytniego.

Proces ukwaszania ciasta powinien obywać się kilkuetapowo. Wyróżnia się następujące etapy produkcji ciast żytniego:

• zaczątek
• przedkwas
• półkwas
• kwas pełny
• ciasto właściwe

Na każdym etapie ukwaszania fermentacji podlega duża ilość masy, która wystarcza na spulchnienie odpowiedniej ilości ciasta. Krótko przed sporządzeniem ciasta wytwarza się tak zwany kwas. Produkty otrzymywane w różnym fazach ukwaszania nazywane są zakwasami. Kwas piekarski powstały z wody i mąki żytniej służy do spulchniania ciasta i zawiera w swoim składzie kwasu tj. mlekowy i octowy.

Kwas stanowi również produkt wyjściowy do przygotowania zaczątku. Sposób wytwarzania zaczątku powinien odbywać się w sposób ciągły.

Zaczątkiem kwasu jest niewielka ilość kwasu pobranego bezpośrednio przed przerobem na ciasto. Z niewielkiej ilości mąki otrzymuje się luźne ciasto, w którym w temperaturze 28°C następuje rozmnażanie się różnych drobnoustrojów. Z początku, namnożeniu ulegają bakterie gnilne. Po pewnym czasie rozwijające się bakterie fermentacji mlekowej obniżają pH środowiska i hamują rozwój bakterii gnilnych.  Dojrzały zaczątek ma największą ilość drobnoustrojów spośród wszystkich faz prowadzenia fermentacji. Ciasto ze świeżego zaczątku jest mało ukwaszone, ponieważ znajdują się nim związki powstałe na skutek działalności bakterii gnilnych, wydzielających dwutlenek węgla, wodór, azot, alkohol, etylowy, kwas mlekowy, kwas octowy. W zaczątku znajdują się następujące gatunki drożdży odpornych na kwaśne środowisko:

• Sacharomyces panis fermentati
• Sacharomyces exiguns
• Willia Saternus
• Mycoderma

Z bakterii stwierdza się obecność:

• Thermobacterium cereale
• Bacterium lactis acidi
• Bacterium panis fermentami
• Streptobacterium plantarum

Bakterie te wytwarzają kwas octowy, dwuacetyl, acetylometylokarbinol i CO₂. Zbyt duże ilości wytworzonego kwasu octowego sprawiają, że pieczywo ma gorszy smak. Bakterie z rodzaju Streptobacterium są mezofilami, a Thermobacterium należą do termofili. Bakterie kwasu mlekowego, zakwaszając środowisko, spełniają potrójną rolę:

• stwarzają warunki lepszego spulchniania ciasta
• uniemożliwiają rozwój bakterii szkodliwych, głównie bakterii gnilnych
• inaktywują α- amylazę zawartą w mące

Dodatek soli do ciasta sprawia, że nie można z niego pobrać zaczątku. Sól hamuje procesy fermentacyjne i jest przyczyną zaburzeń w całym cyklu odświeżania zakwasów, który przedłuża fermentację.

Głównym zadaniem przedkwasu jest maksymalne namnożenie obecnych w zaczątku drożdży, Drożdże najlepiej rozwijają się w cieście luźnym i w niskiej temperaturze – około 28°C. Z kolei bakterie kwasu mlekowego w cieście sztywniejszym i w wyższej temperaturze – około 30°C. Stosunek wilgoci mąki do wody w przedkwasie powinien wynosić 1:1, a proces fermentacji w temperaturze około 28°C powinien trwać 4-5 godzin.

Głównym celem półkwasu jest namnożenie się bakterii kwasu mlekowego a tym samym ukwaszenie ciasta. Osiąga się to przez sporządzenie ciasta bardziej gęstego i prowadzenie fermentacji w temperaturze 29-30ºC w ciągu 6 godzin. Ogólna ilość drobnoustrojów również tu wzrasta. Półkwas bowiem charakteryzuje maksymalna dynamika rozwoju mikroflory. Gęstość ciasta zwiększana jest poprzez dodatek mąki.

Kwas pełny jest przedostatnim etapem produkcji. Powstaje w wyniku dodatku do półkwasu mąki oraz wody, także ogólna ilość kwasu pełnego w stosunku do półkwasu zmienia się mniej więcej trzykrotnie. W kwasie pełnym zachodzą najintensywniejsze procesy związane z namnażaniem się drożdży oraz bakterii kwasu mlekowego. Oby przyspieszyć ten proces konsystencja kwasu powinna być luźna. Proces ten odbywa się w temperaturze 28-30°C w czasie 3 godzin. Ilość kwasu pełnego powinna wynosić od 40 do 50% ilości ciasta właściwego.

Należy pamiętać, że chcąc zmienić liczbę faz fermentacji nie powinno się dowolnie zmienić terminów przerobu oraz ilości dozowanej mąki oraz wody.

Jeżeli liczba faz fermentacyjnych będzie zmniejszana do minimum, pozostanie tylko kwas, z którego pobierany będzie zaczątek do przerobu na kwas. Ta czynność nosi nazwę przerobu zakwasu na kwas. Pobieranie zaczątku z kwasu i jego przerób na kwas poprzez inne etapy może odbywać się nieograniczenie długo. Natomiast zmniejszenie liczby faz może szybko doprowadzić do osłabienia kwasu. Praktycznym zastosowaniem jest podział kwasu na kilka części i przygotowanie z każdego kwasu odpowiedniej ilości ciasta. Zawsze pozostawia się pewną ilość kwasu, którą należy przeznaczyć do wytworzenia przed kwasu i półkwasu,  kilku kwasów oraz ciast.

Etapy ukwaszania noszą nazwę prowadzenia zakwasu. Dzielenie kwasu natomiast nazwane jest gospodarką zakwasami. Gospodarka zakwasem powinna być w miarę możliwości racjonalna i oszczędna. Niewłaściwe i nieprzemyślane zarządzanie zakwasami wpływa na obniżenie jakości pieczywa.

W żadnej fazie fermentacji zakwasy nie nadają się do wyprodukowania chleba. Chleb może być wyprodukowany tylko z ciasta wytworzonego przy udziale kwasu. Otrzymane w ten sposób ciasto zwane jest ciastem właściwym lub końcowym i jest ostatnim etapem produkcji. Ilość użytego kwasu do wytworzenia ciasta jest zmienna i zależy od rodzaju pieczywa, właściwości wypiekowych mąki żytniej oraz od jakości kwasu. Ciasto właściwe należy wyrobić na jednolitą gąbczastą masę i pozostawić na 20-30 minut w temperaturze około 30°C w celu spulchnienia. W fazie tej obserwuje się tylko bardzo słabe nagromadzenie się drobnoustrojów i zakwaszenie środowiska. Sól dodawana jest w ostatniej fazie, by nie hamować rozwoju drobnoustrojów.

Tabela 1. Ilość drożdży i bakterii mlekowych w różnych fazach (w mln/g ciasta).

Ciasto żytnie po wytworzenie należy poddać krótkiemu leżakowaniu (nie dłużej niż 15 minut). Dłuższe leżakowanie ciasta sprawia, że ulega ono dalszemu ukwaszeniu. Chleb wyprodukowany z nadmiernie ukwaszonego ciasta, jest nieprzyjemny, kształt płaski a objętość zbyt mała.

Pięciofazowa fermentacja ciasta żytniego na zakwasie jest procesem długim i uciążliwym, w tym celu wprowadzono jednofazową metodę fermentacji. Metoda ta zakłada wytworzenie optymalnych warunków dla ukwaszenia ciasta. Uzyskuje się je w temperaturze 35°C w czasie 3-4 godzin. Warunki te powodują, że drożdże ulegają znacznemu osłabieniu i nie spełniają już swojej roli w spulchnianiu ciasta. Dlatego też w procesie otrzymywania ciasta właściwego wprowadza się drożdże piekarskie.

Antoni Reński- Piekarnictwo.WSiP. Warszawa. Aleksander Lempka (red.)- Towaroznawstwo artykułów spożywczych. PWE. Warszawa; Tadeusz Jakubczyk, Tadeusz Haber (red.)- Analiza zbóż i przetworów zbożowych. Skrypty Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego Akademii Rolniczej w Warszawie. Warszawa.