La sua efficacia è nota fin dal XVII secolo, ma solo circa 200 anni dopo Louis Pasteur scoprì che nella fermentazione sono coinvolti minuscoli organismi chiamati funghi del lievito. Fino ad allora, i panettieri che producevano birra erano considerati degli artisti geniali, ma erano anche guardati con sospetto.

Seguiamo il lievito lungo il processo di fermentazione.
Le antiche tribù germaniche erano convinte che lo sputo di Wotan fosse responsabile della fermentazione della birra. Ma gli antenati dei tedeschi non sono riusciti a produrre questo sputo da soli. Gli inglesi credevano che fosse "il bene di Dio" a far fermentare la birra. Gli svizzeri ritenevano invece che le streghe della birra fossero responsabili dell'intero processo di fermentazione. Per molto tempo si è creduto anche che il miele facesse fermentare la birra.

Panettieri - artisti della birra o maghi? Nel Medioevo, secondo stime prudenti, su dieci tentativi di produrre birra non ne riuscivano più di due. Si cercava di "far partire” la fermentazione con mezzi molto discutibili al giorno d’oggi. Bile di bue, zafferano e carbonato di ammonio sono solo alcuni esempi di ingredienti che venivano aggiunti, e non dei più disgustosi. I panettieri, invece, sembravano non avere difficoltà con la fermentazione. Fermentavano allegramente “alla cieca” e le birre riuscivano. Riuscivano così bene che i diritti di produzione della birra spesso e volentieri venivano assegnati proprio ai panettieri. Tuttavia, i panettieri spesso venivano accusati di essere stregoni, maghi o addirittura in combutta con il diavolo.

A quel tempo, non c'erano conoscenze sui microrganismi. Così, non era chiaro cosa potessero usare come nutrimento e cosa fosse il prodotto finale del loro metabolismo. L'alcool veniva prodotto dalla "fermentazione spontanea". A seconda delle condizioni ambientali, alcuni microrganismi erano in grado di moltiplicarsi. I panettieri erano semplicemente fortunati perché nelle loro panetterie avevano a disposizione le colture di lievito giuste.

Ancora oggi, nei panifici sfrecciano milioni e milioni di microscopiche cellule di lievito, capaci di produrre una buona birra. Ma quando nel 1516 fu emanato l’editto sulla purezza bavarese dal duca Guglielmo IV, il lievito di birra non era ancora conosciuto. Circa cento anni dopo, la sua efficacia fu riconosciuta, ma fino ad allora, quando il mosto di birra iniziava effettivamente a fermentare, si credeva ancora che fosse la divina provvidenza o una coincidenza fortunata.
A partire dal XVII secolo, quando si scoprì il funzionamento del lievito, si cominciò a produrre birra ad alta e a bassa fermentazione. L'uso di ceppi di microrganismi specifici per la produzione di bevande alcoliche è diventato possibile solo grazie alla loro scoperta e alla ricerca sistematica. Louis Pasteur (1822-1895), famoso scienziato naturale francese e, insieme a Robert Koch, uno dei fondatori della microbiologia, scoprì verso la metà del XIX secolo che nella fermentazione sono coinvolti dei minuscoli organismi: i funghi del lievito. Si tratta di organismi unicellulari microscopici del gruppo dei saccaromiceti. Questi funghi lavorano con gli enzimi, come già noto dal processo di maltaggio (vedere l'articolo sul malto).
Il botanico danese Emil Christian Hansen (1842-1909) finalmente scoprì che per lievito si intendono in realtà diversi organismi fungini e che i singoli ceppi possono essere coltivati in coltura pura. Questa scoperta è alla base della grande varietà di lieviti per fermentare la birra, che i mastri birrai hanno a disposizione, e che giocano un ruolo importante nella formazione del suo sapore.

Sistematicamente, il lievito appartiene al regno dei funghi. Il cosiddetto lievito di birra appartiene al genere dei saccaromiceti. I singoli ceppi di questo genere si differenziano per la capacità di fermentazione e i prodotti metabolici. Nella fabbricazione della birra si usano lieviti ad alta e a bassa fermentazione.
Tipica del lievito di birra è la moltiplicazione per germinazione. Durante la germinazione, sulla cellula si forma un rigonfiamento, che si sviluppa in una cellula di lievito completa e poi si separa. La cellula originale viene così clonata. Le cellule risultanti hanno esattamente le stesse proprietà. Tuttavia, è possibile anche la moltiplicazione tramite riproduzione sessuale sotto forma di sporulazione. In questo processo, tuttavia, il patrimonio genetico della cellula viene riscritto e possono nascere nuove proprietà del lievito, anche non desiderate. Durante la cosiddetta propagazione del lievito, i mastri birrai devono garantire le migliori condizioni affinché le proprietà di fermentazione del lievito si sviluppino in modo ottimale.

Nel processo di birrificazione, naturalmente, non è necessario del lievito nuovo per ogni cottura. Il lievito si moltiplica durante la produzione stessa. Inoltre, viene sempre aggiunto del lievito fresco puro coltivato. Il mastro birraio chiama questa operazione "rinfrescare". Alla fine del processo di fermentazione, a seconda del tipo di birra, i birrai ottengono circa il triplo del lievito che hanno aggiunto al mosto all'inizio del processo di fermentazione. Questo è dovuto al fatto che il mosto contiene tutti i nutrienti necessari per la moltiplicazione, come le proteine, i carboidrati, gli oligoelementi e le vitamine, oltre all'ossigeno.

Dopo il raffreddamento, il mosto viene pompato dalla sala di cottura nei serbatoi della cantina di fermentazione. L'arte del mastro birraio consiste nel dosare la quantità di lievito in modo tale che le cellule di lievito interrompano la loro attività "al momento giusto" per ottenere il risultato di fermentazione e il sapore desiderati. Questo risultato può essere ottenuto regolando vari fattori, per esempio:

• la composizione del mosto di birra, cioè il tipo e la quantità di zucchero e di aminoacidi e il rapporto tra di essi
• l'aerazione del mosto con ossigeno nel momento in cui si aggiunge il lievito
• l'uso di un ceppo specifico di lievito nella quantità giusta
• un controllo preciso della temperatura durante e alla fine della fermentazione
• eventualmente la pressione sul serbatoio di fermentazione

Dopo l'aggiunta del lievito, il mosto e il lievito iniziano un gioco burrascoso. Lo zucchero del malto viene convertito dal lievito in alcol e acido carbonico. Quella che segue è una descrizione dettagliata di quello che succede: Il mosto di birra fondamentalmente fornisce al lievito il maltosio, oltre agli zuccheri semplici come il glucosio e il fruttosio. Il glucosio e il fruttosio entrano nella cellula del lievito senza manipolazione. Il maltosio viene trasportato attivamente nella cellula. All'interno della cellula, dal materiale di partenza che è lo zucchero si formano i prodotti finali alcol e acido carbonico, mediante un processo chimico. Inoltre, attraverso il processo la cellula ottiene energia.
La moltiplicazione del lievito durante la fermentazione può essere approssimativamente divisa in 3 fasi: Durante la prima, la cosiddetta "fase latente", non avviene ancora alcuna moltiplicazione. Nella seconda, la "fase logaritmica", il lievito si moltiplica esponenzialmente. Nella terza fase "letale", la moltiplicazione del lievito diminuisce sempre più a causa della mancanza di ossigeno e della quantità crescente di alcol e acido carbonico.
Il lievito di birra a bassa fermentazione fermenta meglio a temperature inferiori ai 10 °C e si deposita sempre più sul fondo del serbatoio man mano che la fermentazione procede. Il lievito di birra ad alta fermentazione fermenta meglio a temperature intorno ai 20 °C. Durante il processo di germinazione descritto in precedenza, le cellule figlie e le cellule madri non si separano completamente l'una dall'altra. Si formano così dei germogli ramificati e interconnessi (i cosiddetti "Kräusen"), che salgono verso l'alto con l'acido carbonico durante la fermentazione.

Più aumenta il contenuto di alcol nella birra durante questo processo, più diminuisce la proporzione di zucchero del malto. Con il densimetro, il mastro birraio tiene sotto controllo questo processo. Dopo un numero esatto di giorni (questo tempo è definito con precisione nelle ricette del birrificio del monastero a seconda del tipo di birra), la fermentazione principale termina ad una gradazione alcolica della "birra giovane” che viene stabilita in precedenza.

A seconda del tipo di birra, il lievito viene “passato” più volte, cioè può essere utilizzato per più processi di fermentazione. In attesa di essere riutilizzato, il lievito viene lavato con acqua di ammostamento pulita, depurato e conservato in speciali serbatoi per il lievito a temperature vicine al punto di congelamento. Il birrificio del monastero di Andechs coltiva i lieviti in vasche appositamente progettate.