LSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRN

Transkript

1 MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ TECHNOLOGIE POTRAVIN BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Problematika koncentrovaných mladin při výrobě piva BRNO 2009 TOMÁŠ ONDRÁČEK

2 Prohlášení: Prohlašuji, že jsem svoji bakalářskou práci na téma Problematika Koncentrovaných mladin při výrobě piva vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém soupisu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendlovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům. V Brně, dne Podpis.

3 Poděkování: Děkuji vedoucímu bakalářské práce panu Ing. Tomáši Gregorovi, Ph.D., za odborné vedení, sládkům ze Starobrna, cenné rady a poskytnuté konzultace.

4 Anotace V Bakalářské práci je řešena výroba piva z koncertovaných mladin (HGB), konkrétně o koncentracích 14,6; 16 a 20% ředěním nasyceným roztokem CO 2 na požadovanou konečnou stupňovitost piva. Nejdříve je teoreticky řešena problematika výroby piva se zaměřením na výrobu koncentrované mladiny. Jsou konkrétně řešeny technologické postupy ředění již prokvašené koncentrované mladiny řezacími stanicemi s automatickou detekcí parametrů piva, jako je původní extrakt mladiny, koncentrace alkoholu a obsah CO 2. Je také řešena problematika vlivu podmínek kvašení koncentrované mladiny na obsahově významné látky piva, včetně senzorických parametrů. Dále je uveden příklad výroby piva z koncentrované mladiny přímo v pivovaru Heineken Starobrno. Anotation This bachelor diploma thesis deals with high gravity browning, specifically with the dilution of 14.5, 16 and 20 percent concentration with saturated CO 2 solution to the required final beer alcoholic strength. First, the beer production with concentration on the high gravity brewing problems is solved theoretically. Technological procedures of dilution of already fermented wort fermentation with cutting stations with automatic detection of beer parameters, like initial wort fermentation extract, alcohol strength and CO 2 content, are dealt with. The problems of concentrated worth fermentation condition influence on significant substances of beer, inclusive of sensory parameters are solved, as well. Next, the example of the high gravity browning in the Heineken Starobrno brewery is given.

5 Obsah 1. Úvod Cíl práce Literární část Suroviny pro výrobu piva Sladovnický ječmen Voda Chmel Kvasinky Technologie výroby piva Šrotování Vystírání a rmutování Výroba mladiny Scezování mladiny. 11 Vlastní výroba mladiny Chlazení mladiny a separace hrubých kalů 13 Hlavní kvašení mladiny Kvasné kádě 15 Kvasinky HGB (High Gravity Brewing) 21 Vliv podmínek kvašení HGB na obsahově významné látky piva Systém na přípravu HGB Příklad výroby z praxe Ležení a dokvašení piva Filtrace piva Plnění piva Závěr Seznam zkratek Seznam požité literatury.. 44

6 1. Úvod Prvním dokladem souvisejícím přímo s výrobou piva je nadační listina prvního českého krále Vratislava II. ( ) pro vyšehradskou kapitulu z roku 1088, ve které mimo ostatní dary a privilegia panovník přidělil kapitule desátek chmele na vaření piva. Pro rozvoj pivovarství bylo důležité přidělení práva várečného (nebylo nikdy oficiálně zrušeno) a práva mílového (zrušeno v roce 1788). V závěru 18. Století zasáhl do vývoje reformátor a zakladatel racionálního pivovarnictví český sládek F. O. Poupě, který opouští pověry, zavádí do praxe objektivní měření teploměrem a hustoměrem, reorganizuje výrobní postup a zakládá první sladovnickou školu. Je autorem česky psané knihy Počátkové základního umění o vaření piva a německého spisu Kunst des Bierbrauens. Další pronikavý zásah do pivovarnictví učinil K. N. Balling, profesor na pražské technice. Vypracoval teorii o vztahu mezi extraktem mladiny a vzniklým alkoholem. Balling zkonstruoval a dále zdokonalil sacharometr. Rozvoj vědy a techniky v 19. Století umožnil pochopení základních kvasných dějů a postupný přechod od řemesla k průmyslové výrobě. Rozvojem dalších přírodních věd ve 20. Století, především organické chemie, analytické chemie, biochemie a biologie, získalo pivovarnictví vědecký základ. Pivo je slabě alkoholický nápoj vyráběný z obilného sladu, vody a chmele pomocí pivovarských kvasinek. Postup přípravy je po staletí stejný, ale postupně se významně zdokonalovaly jednotlivé technologické kroky a zařízení. Pivo je velmi významným zdrojem mnoha důležitých nutričních látek jako jsou vitaminy, aminokyseliny, minerální látky, vláknina a další. Z hlediska energetického to není prázdný nápoj a svým poměrným zastoupením živin je velice vhodným doplňkem výživy. Zdrojem energetické hodnoty piva jsou extraktové složky piva, představované zejména sacharidy a alkoholem. Významnou vlastností extraktových složek piva je jejich vysoká stravitelnost. Pivo je snadno stravitelný nápoj podporující trávení a zvyšující chuť. Je to způsobeno zvýšenou sekrecí pepsinu a urychlením metabolismu lipidů. Pivo urychluje a podporuje transport vody v lidském těle. 1

7 Díky přírodním surovinám chmelu, sladu a vodě a přirozenému procesu kvašení jsou cenné obsažené látky přítomny v optimální kombinaci, v jaké je člověk může přijímat. ( 2

8 2. Cíl Cílem zadané bakalářské práce bylo vypracovat literární rešerši na téma, které řeší problematiku koncentrovaných mladin v pivovaru Starobrno. Součástí práce jsou technologické postupy výroby piva, se zaměřením na konkrétní praktické aplikace technik koncentrovaných mladin v pivovaru Starobrno. 3

9 3. Literární část 3.1. Suroviny pro výrobu piva Sladovnický ječmen Pro výrobu sladu a sladových výtažků se na našem území pěstují vybrané odrůdy jarního, dvouřadého ječmene (Hordeum distichum var. nutans), které patří k nejkvalitnějším odrůdám na světě. Mnohé zahraniční odrůdy mají genetický základ pocházející z našich odrůd, zejména z oblasti Hané. Na podkladě technologických zkoušek a hospodářských výsledků jsou u nás pěstované odrůdy jarních ječmenů řazeny do skupiny sladovnických Akcent, Amulet, Kompakt, Krona, Olbram a další. Kromě nich se zkoušejí nové odrůdy ozimých ječmenů, odrůda Tiffany, i víceřadé ječmeny a ječmeny nesladovnické. Nejznámější ječmenářskou oblastí u nás je Haná. (Prof. Ing. Pavel Kadlec, Drsc. a kolektiv) Plně vyzrálá ječná obilka se skládá ze sušiny (86 až 88%) a vody (mezi 14 až 12% celkové váhy zrna. Látky obsažené v sušině zrna patří jednak organickým (84 až 85%), jednak k minerálním látkám (2 až 3%). Obsah vody kolísá v ječmeni po sklizení mezi 10 až 20%). Odnětí vody pod 8% ohrožuje život klíčku. Hlavní skupinou látek tvořící obsah obilky jsou glycidy (sacharidy). Co do množství a významu je nejvíce škrobu. V pivovarství je škrob ječmene základní látkou, zdrojem cukru, jehož zkvašením vznikají v pivě dvě hlavní součásti piva líh a kysličník uhličitý. Obilka sladovnických ječmenů obsahuje 60 až 70 % škrobu. Je uložen v endospermu ve vnitřních buňkách. Celulóza je hlavní součástí pluch. Nerozpouští se ani při rmutování a představuje hlavní filtrační hmotu v mlátě při scezování celkové množství celulózy v zrnu je 5%. Hemicelulózy jsou hlavní součástí buněčných stěn endospermu. Účinkem enzymu cytázy se při klíčení štěpí a tím se uvolňuje škrob z buněk. Z ostatních polysacharidů jsou zastoupeny v buněčných stěnách pektiny, gumovité látky a pentosany; jejich štěpením vznikají látky, které ovlivňují viskozitu mladiny a piva. Tuky a tukovité látky obsahuje ječná obilka v množství 2 až 3% v auleuronové vrstvě, také v pluše a část v klíčku. 4

10 Různé bezdusíkaté látky ječného zrna jsou obsaženy v pluše. Náleží k nim třísloviny a hořké látky, které ve větším množství udělují pivu drsnou chuť. V ječném zrnu tvoří dusíkaté látky hlavně látky zásobní. V normálním plně zralém a vyvinutém zrnu je skoro výlučně v podobě složitých bílkovina jen část je štěpné dusíkaté látky. Všude, kde v ječné rostlině probíhají životní děje, jsou vysokomolekulární dusíkaté látky štěpeny proteolytickými enzymy na látky o nižší molekulové hmotě. Tyto látky jsou schopny pronikat z endospermu do klíčku, kde se účastní vytváření nových buněk pletiv. Méně složité dusíkaté látky s menšími molekulami mají význam při kvašení jako výživa kvasinek. Velmi důležité látky, které nemohou kvasinky přijmout, jsou významným činitelem pro plnost chuti a pro pěnivost piva. Množství bílkovin ovlivňuje technologické vlastnosti ječmenů. Sladovnický ječmen nemá obsahovat větší množství bílkovin, takové ječmeny se nesnadno sladují. Poskytují slady bohaté bílkovinami, piva z nich vyrobená mají rovněž zvýšený obsah bílkovin a jsou náchylná k bílkovinným zákalům. V ječném zrnu jsou obsaženy tyto nejznámější skupiny enzymů: proteázy (proteinázy a peptidázy) štěpící bílkoviny, amylázy štěpící škrob, cytázy rozpouštějící buněčné stěny, fosfatázy odštěpující kyselinu fosforečnou a lipázy štěpící tuky. Vitamíny ječmene přecházejí při výrobě do sladu, pak do sladiny a mladiny. Velký podíl jich zadržují kvasinky a malá část přejde do piva. Ječmen obsahuje hlavně vitamín B 1, vitamín B 2, vitamín C, vitamín E. Obsah minerálních látek v ječmeni je v mezích 2 až 2,6 % až 3%. Hlavní podíl je vázaný organicky. (Kosař a kol. 2000) Voda Voda je jednou ze základních surovin pro výrobu piva a její složení má vliv na konečný produkt. Přírodní vodu, která se požívá v pivovarech, lze rozdělit ne dvě základní skupiny. Spodní voda, do které zahrnujeme pramenitou, studniční, infiltrační z vrtů poblíž povrchových zdrojů. Spodní vody mají nízký obsah organických látek, vyšší obsah iontů, rozpuštěné plyny, nižší obsah mikroorganismů. 5

11 Povrchová voda, kde patří říční, z údolních přehrad, rybniční, jezerní. Povrchové vody obsahují zákaly, tvořené částicemi nerozpustných zemin, rozpuštěné a koloidní látky organického a anorganického původu, řasy, vyšší obsah mikroorganismů, rozpuštěné plyny. Přírodní vody jsou více či méně koncentrovanými roztoky iontů. Nejvíce zastoupené ionty jsou uvedeny v tab. 1. Tab. 1. Průměrné zastoupení aniontů a kationtů ve váreční vodě Obsah jednotlivých iontů ve vodě závisí zejména na geologickém složení útvarů, kterými voda prochází. Voda, která se používá při přípravě mladiny, musí mít charakter pitné vody, proto se přírodní voda musí upravovat. Podzemní vody často obsahují Fe 2+ a Mn 2+, někdy též rozpuštěný CO 2. Tyto složky je nutno před použitím pro pivovarskou výrobu odstranit. Rozpuštěný CO 2 lze odstranit buď odplyněním, nebo chemicky nejčastěji přídavkem CA(OH) 2. K separaci Fe 2+ a Mg 2+ se využívá oxidačních postupů - Fe 2+ a Mg 2+ se převádí na sloučeniny s vyšším oxidačním stupněm na trojmocné železo a čtyřmocný mangan. Oba kovy se potom vyloučí ve formě nerozpustných sloučenin Fe(OH) 3 a MnO 2.Úprava povrchové vody se provádí v 5. fázích úpravy, odstranění tuhých nečistot, koagulace, sedimentace, filtrace a mikrobiologické zajištění. (Kosař a kol. 2000) 6

12 Chmel Chmel, jako jedna ze tří základních pivovarských surovin, je představován usušenými chmelovými hlávkami samičích rostlin chmele evropského. Poskytuje pivu typickou hořkou chuť, přispívá k tvorbě charakteristického aroma a má další technologicky důležité vlastnosti. V České republice se pěstuje chmel na vysoké úrovni a velká část z celkové produkce se vyváží téměř do celého světa. Chmele vyšlechtěné v první polovině tohoto století v žatecké oblasti se staly na dlouhé období světovým standardem nejvyšší kvality. Jejich hlavní předností bylo a stále je vynikající jemné aroma bez jakýchkoliv tónů nežádoucích vedlejších vůní či pachů. Botanicky se zařazuje chmel do čeledě rostlin konopovitých. Má tři druhy, z nichž první, chmel otáčivý, zahrnuje poddruh chmel evropský, který se pěstuje v mnoha odrůdách pro pivovarské účely. Je rozšířen jako rostlina vytrvalá v mírném pásmu obou polokoulí a v plné plodnosti vydrží až přes 25 let. Chmel je rostlina dvoudomá, tj. květy samčí i samičí jsou na různých rostlinách. K pivovarským účelům se pěstují pouze rostliny samičí. Chmelové hlávky, které se sklízejí pro pivovarské účely, se skládají ze stopky, vřeténka, pravých a krycích listenů a při oplození obsahují navíc semeno neboli pecku. Na vnitřní straně listenů se při zráni chmele vylučují pryskyřičné zrnka lupulinu, obsahující chmelové pryskyřice a silice, pivovarsky nejcennější složky chmele. Obsah vody v chmelových hlávkách po sklizni bývá 72 až 82% a sušením se musí snížit až na 8%. Chmel se suší nejčastěji v komorových žaluziových sušárnách, které jsou obdobou tělískových hvozdů ve sladovnách. Ve vrstvě přibližně 20 cm se suší chmel 5 až 8 hodin teplým vzduchem, přičemž teplota pod spodní žaluzií nemá přesáhnout 50 o C. Modernější pásové sušárny pracují kontinuálně, mají vyšší výkon a mohou být zapojeny do linky přímo k česacímu stroji. Po dosušení se chmel skladuje na půdách, kde přijímá vzdušnou vlhkost, a tím zvyšuje obsah vody asi na 11%. Poté se třídí, lisuje do žoků a odesílá buď k dalšímu pracování, nebo přímo do pivovarů. V České republice se podle uzákoněného předpisu veškerý chmel certifikuje za účelem garance původu chmele, odrůdové čistoty a dodržení předepsaných kvalitativních parametrů. Pro pivovarskou kvalitu chmele je rozhodující úroveň posklizňového zpracování chmele a jeho skladování, případně zpracování na chmelové výrobky. 7

13 Hlavními fyzikálně-chemickými faktory, které ovlivňují kvalitu chmele, jsou teplota, doba, přístup kyslíku a světla. Nejdůležitější složky chmele chmelové pryskyřice a silice jsou vesměs chemicky labilní látky, které se snadno oxidují, štěpí a vzájemně reagují, což jsou reakce, které vesměs vedou ke zhoršení jeho počáteční kvality. Z pivovarského hlediska se odrůdy chmele dělí na jemné čili aromatické, představované především žateckými odrůdami, s ušlechtilým a příjemným chmelovým aroma. Dále na hořké a vysokoobsažné odrůdy s vysokým obsahem pryskyřic, hlavně α-hořkých kyselin, ale s méně příznivým aroma, a na odrůdy ostatní. Podle zabarvení chmelové révy se rozdělují chmelové odrůdy na červenáky, opět představované žateckými odrůdami, a na zeleňáky pěstované v zahraničí, zejména ve Velké Británii, Austrálii a v USA. V současné době převažuje dělení odrůd do čtyř kvalitativně odlišných skupin. (Kosař a kol. 2000) Do prví skupiny jemných aromatických odrůd patří chmele žatecké genetické větve žatecký poloraný červeňák, německé odrůdy Tettnang i Spalt. Obsah α- hořkých kyselin se pohybuje v rozsahu 3,5 až 4,0%, podíl kohumulonu v rozsahu 25 až 30% a podíl farnesenu 10 až 15%, přičemž u žateckého červeňáku bývá až 18%. Do druhé skupiny aromatických odrůd patří bavorské tradiční chmele Hersbrucker a Hallertauer, slovinský Golding, americký Cascade i nová česká hybridní odrůda Sládek. Chmele této skupiny mívají 3,5 až 6,5% α-hořkých kyselin, podíl kohumulonu činí 20 až 40% a podíl Farnesenu obvykle do 5%. Do třetí skupiny hořkých chmelů patří anglická odrůda Northern Brewer, slovinská odrůda Super Steier, polská odrůda Marinka i dvě české hybridní odrůdy Bor a Premiant. Chmele těchto odrůd vykazují většinou obsah α-hořkých kyselin okolo 8%, podíl kohumulonu okolo 30% a podíl farnesenu do 2%. Předností hořkých odrůd je relativně vysoký obsah látek, které jsou zdrojem hořkosti. Do čtvrté skupiny vysokoobsažných chmelů patří vesměs hybridní odrůdy vyšlechtěné cíleně pro dosažení vysoké hadiny α- hořkých kyselin, s čímž souvisí jejich relativně horší aroma. Patří sem německé odrůdy Magnum a Taurus, anglický Nugget i americky Target a Columbus. (Ing. Mikyška, RNDr. Jurková, CSc 2003) 8

14 Kvasinky Kvasinky jsou jednobuněčné mikroorganismy. Zařazujeme do říše: Fungi, třídy: Ascomycetes, čeleď: Saccharomycetaceae. Nejvhodnější pro druh spodních pivovarských kvasinek je Saccharomyces cerevisiae subsp. uvarum carlsbergensis a pro svrchní pivovarské kvasinky Saccharomyces cerevisiae subsp. cerecisiae. Kvasinky se rozmnožují vegetativně pučením, a za nepříznivých podmínek pohlavně sporulací. Počet pučení jedné mateřské buňky dosahuje průměrně asi 20 cyklů. Metabolismus kvasinek je z pivovarského hlediska hlavně přeměnou zkvasitelných cukrů na alkohol a oxid uhličitý za účasti řady enzymů a koenzymů. Metabolismus kvasinek souvisí s mnoha dalšími složkami mladiny a vzniká při tom široké spektrum vedlejších produktů, které ovlivňují charakter hotového piva. Metabolismus kvasinek je ovlivňován složením mladiny, vlastnostmi kvasnic a podmínkami procesu. (Kosař a kol. 2000) 3.2. Technologie výroby piva Výroba piva se skládá z následujících částí: šrotování, rmutování scezování sladiny, výroba mladiny, separace horkých kalů, chlazení mladiny, zakvašování mladiny, hlavní kvašení a ležení piva. Od začátku 20. století se navíc pivo po skončení ležení piva filtruje. V současné době se dále pasteruje a stabilizuje Šrotování Před várkou se ječný slad na dvou- nebo víceválcových šrotovnících rozemele. Vzniklý sladový šrot, nebo, jak se odborně říká, sladová tluč, se pak na varně dále zpracovává Vystírání a rmutování Na začátku várky se sladový šrot smíchá s vodou ve vystírací kádi nebo ve rmutovystírací pánvi. Této směsi se říká dílo nebo vystírka. Směs se pak začne pomalu zahřívat (rmutovat). Škrobová zrna obsažená v rozemletém sladu začínají při pomalém zahřívání bobtnat a při určité teplotě (přibližně 52 C) z nich vzniká škrobový maz. Tento škrobový maz se během dalšího zvyšování teploty na hodnotu 9

15 přibližně 65 C (nižší cukrotvorná teplota) ztekucuje a při dosažení teploty C (vyšší cukrotvorná teplota) zcukřuje. Tento základní postup je možno provádět buď dekokčním, nebo infuzním rmutováním. Oba typy rmutování se od sebe liší nejen technologickým postupem, ale i nárokem na strojní vybavení varny. Zatímco infuzní způsob představuje nejjednodušší způsob výroby sladiny a je možno provádět jej pouze v jedné vyhřívané nádobě, pro dekokční rmutování jsou potřeba dvě nádoby, z toho je jedna vyhřívaná (rmutovací pánev nebo kotel, většinou s parním nebo elektrickým ohřevem, výjimečně ohřevem přímým plamenem). Objem rmutovací pánve může být třetinový až poloviční ve srovnání s objemem vystírací kádě. Dekokční rmutování se provádí na jeden rmut, na dva rmuty nebo na tři rmuty, v našich pivovarech je nejběžnější používaný dvourmutový způsob. Pro získání typicky českého piva se používá výhradně dekokční rmutování. Infuzní rmutování je běžné v řadě jiných zemí, zejména ve Velké Británii, v Německu a dalších zemích. ( Dekokční rmutování Rmutování na jeden rmut tento postup popsal již v roce 1854 profesor Balling: 100 kg sladového šrotu se smíchá (vystře) v 420 l vody, teplé 62,5 C, ve vystírací kádi, teplota díla po smíchání klesne na 58 C, a poté se polovina díla, tzv. rmut, přečerpá do rmutovací pánve. V této pánvi se zahřeje na 75 C, nechá se prodleva pro proběhnutí zcukření škrobu a poté se zkouší jodovým roztokem, zda je veškerý škrob zcukřen (kápnutím pár kapek rmutu na bílý talířek a přidáním jodového roztoku se kontroluje případná změna barvy rmutu; pokud zůstane původní, u světlého piva žlutá, u tmavého piva tmavě okrová, je všechen škrob převeden na cukr a rmut se může ohřát k bodu varu). Pokud se barva přidáním jodu změnila do modrofialová, je nutno prodloužit dobu prodlevy do té doby dokud všechen škrob nezcukří. Zcukřený rmut se vaří po dobu minut, poté se vrátí do vystírací kádě a smíchá se s jejím obsahem. Tím se dosáhne zvýšení teploty v celém díle přibližně na 75 C, při které proběhne zcukření škrobu i v původním díle. Rmutování na jeden rmut má samozřejmě řadu variant. Rmutování na dva rmuty sladový šrot se vystírá do vody o teplotě 37 C, poté se dílo ohřeje přidáním určitého množství horké vody, tzv. zapářkou ; množství této vody se určuje tzv. křížovým pravidlem a tím se zvýší teplota díla na 52 C. Poté se jedna třetina díla, tzv. první rmut, přečerpá (spustí) do rmutovací 10

16 pánve, kde se opět ohřívá jako u jednormutového způsobu na teplotu C, po zcukření a provedení zkoušky na zcukření se rmut povaří a vrátí se zpět k původnímu dílu. Takto se zvýší teplota díla na 65 C. Poté se spustí opět jedna třetina, druhý rmut, a postup se opakuje. Vrácením povařeného rmutu se opět dosáhne teplota celého díla 75 C. Rmutování na tři rmuty začátek rmutování je shodný s dvourmutovým způsobem, avšak po vystření se ihned spouští první rmut. Postup ohřevu a var rmutu je též shodný, po vrácení povařeného prvního rmutu se zvýší teplota celého díla na 52 C. Poté se spouští druhý rmut a výrobní postup je shodný s dvourmutovým postupem. (Kosař a kol. 2000) Infuzní rmutování Sladový šrot se vystře do vody o teplotě 60 C až 62 C a nechá se při této teplotě po dobu až 45 minut. Po proběhnutí této prodlevy se teplota díla ohřeje na 72 C a šrot se nechá při této teplotě dalších přibližně 60 minut. Na rozdíl od dekokčního způsobu se tedy při infuzním rmutování část díla nepovařuje Výroba mladiny Scezování mladiny Po skončení rmutování se musí vzniklé dílo rozdělit na dvě fáze, kapalnou fázi, tzv. sladinu, a pevnou fází, tzv. mláto. Tato fáze se většinou provádí na scezovací kádi, do které se vyrobené dílo z vystírací kádě nebi jiné nádoby přečerpá. Po určité době mláto sedimentuje na scezovací dno kádě a vytvoří vrstvu vysokou přibližně cm, přes kterou začne protékat a čistit se sladina. První část sladiny je samozřejmě kalná, a proto se vrací scezovacím čerpadlem zpět potrubím do scezovací kádě nad vrstvu mláta. Vařič sleduje čirost a stupňovitost stékající sladiny, zvané předek, až dosáhne požadované čirosti. Pak přepne ventily na potrubí a předek začne téci do mladinové pánve. Pro zlepšení průtočností sladiny touto vrstvou se mláto prořezává soustavou svisle postavených nožů, tzv. kypřícím zařízením nebo kopačkou. Po skončení stékání předku obsahuje mláto ještě hodně extraktu (cukru), a proto je nutno jej vysladit, tj. prolít horkou vodou, tzv. výstřelkem, jehož 11

17 stupňovitost se měří sacharometrem. Postup vyslazování se opakuje, až dosáhne stupňovitost posledních výstřelků požadované hodnoty, zpravidla 1%; dalším kritériem pro objem výstřelků je požadovaná stupňovitost sladiny a výstřelků. Poslední výstřelky s nízkou stupňovitostí se nazývají patoky a většinou se vedou do odpadu, někdy se používají pro další várku. Ve scezovací kádi zbylé mláto se vyhrne a dopraví do zásobníku mláta, tzv. malátníku, odkud se distribuuje jako žádané krmivo zemědělským podnikům. Mláto zvyšuje dojivost u krav, ale vzhledem ke své teplotě přibližně 72 C se brzy kazí a musí být buď rychle zkrmeno, anebo usušeno. Vlastní výroba mladiny Scezená sladina spolu s výstřelky se smíchá v mladinové pánvi, sacharometrem se změří celková stupňovitost a začne se vařit. Povařená sladina s chmelem je mladina. Během tohoto varu se postupně přidává zpravidla buď chmelový granulát, nebo tento granulát v kombinaci s chmelovým extraktem; proto se tato operace jmenuje chmelovar Přírodní chmel se používá v některých pivovarech jen výjimečně, neboť vyžaduje přídavné zařízení na separaci povařených a vyloužených chmelových šištiček, tzv. chmelový cíz. Povařená sladina s chmelem se nazývá mladina. Chmelovar trvá přibližně 90 minut a jeho účelem je převedení hořkých látek z chmele a jejich částečná změna, odstranění nežádoucích těkavých látek z vařící se mladiny, inaktivace enzymů, sterilace mladiny, koagulace bílkovin a odpaření přebytečné vody tak, aby se dosáhla požadovaná stupňovitost vyrobené mladiny a proběhly další požadované pochody, mající vliv na vlastnosti vyráběné mladiny. Některé mladinové pánve umožňují vařit mladinu za vyššího tlaku a tím se zvyšuje i teplota vařené mladiny což má příznivý vliv na průběh chmelovaru i na jeho délku. Po skončení chmelovaru si vařič nabere probírkou vzorek uvařené mladiny, změří její stupňovitost a sleduje mladinový lom, tj. zda se bílkoviny během chmelovaru dobře vysrážely a vytvořily klky, tj. shluky pevných vloček v jinak čiré mladině.(chládek 2007) 12

18 Chlazení mladiny a separace hrubých kalů Mladina po chmelovaru obsahuje hrubé kaly, nesprávně označované jako horké kaly, tj. vysrážené bílkovinné vločky a další částečky ze sladu a chmele. Protože by tyto kaly způsobovaly při kvašení problémy, je nutno je odstranit. Dříve se pro separaci těchto kalů používaly chladicí stoky, na kterých kaly sedimentovaly a horká mladina (98 C) vlivem okolního studenějšího vzduchu postupně chladla. Nyní jsou tato zařízení používána z důvodů možnosti mikrobiologické infekce mladiny jen výjimečně a jsou nahrazena zpravidla vířivými nebo méně často usazovacími káděmi, odstředivkami nebo dekantéry. Do vířivé kádě se vysokou rychlostí načerpá tangenciálně mladina, která se v kádi roztočí, síly, vyvolané pohybem rotující mladiny, vynesou těžší kaly ke středu vířivé kadě a tam se ukládají ve formě kuželu, tzv. koláče. Po zastavení pohybu se pak vyčeřená mladina otvory, umístěnými v různých výškách stěny vířivé kádě, odčerpává pomalu do chladiče mladiny. Rychlost čerpání mladiny je volena tak, aby se neporušil vzniklý koláč ve středu vířivé kádě. Čerpaná vyčeřená mladina z vířivé kádě je pořád horká (přibližně 95 C). Vzhledem k tomu, že je nutno ji zakvasit várečnými kvasnicemi, které by horká mladina jinak usmrtila, je nutno mladinu zchladit na zákvasnou teplotu přibližně 6 C a při této teplotě ji provzdušnit, aby kvasnice během procesu hlavního kvašení měly kyslík. Pro chlazení mladiny, se nyní používají výhradně uzavřené jedno- a dvoustupňové chladiče mladiny. Jedná se o deskové nerezové zařízení, tvořené soustavou nerezových desek, mezi kterými střídavě proudí chlazená mladina a chladící médium. Desky výměníků jsou profilované tak, aby proudění mladiny i chladícího média bylo turbulentní, tedy aby obě kapaliny při průchodu co nejvíce vířily, protože při takovém režimu proudění je přenos tepla mezi mladinou i chladícím médiem nejintenzivnější. Voda, používaná pro chlazení mladiny, se během průchodu deskovými výměníkem ohřeje, jímá se v horkovodním tanku a využívá se pro další várku. Mladina zchlazená na zákvasnou teplotu 6 C se pak provzdušňuje sterilním vzduchem nebo kyslíkem tak, aby hladina rozpuštěného kyslíku v mladině dosáhla hodnoty přibližně 6 miligramu v jednom litru. Zchlazenou a provzdušněnou mladinu je nutno co nejdříve zakvasit kulturními várečnými kvasnicemi, protože je ideálním prostředím pro pomnožování různých mikroorganizmů (např. v mikrobiologické laboratoři je jednou z půd pro 13

19 pomnožování mikroorganizmů mladinový agar). Zpravidla se dávkuje půl litru hustých vypraných a protažených, tj. provzdušněných kvasnic na sto litrů mladiny. Dříve se v menších pivovarech várečné kvasnice přímo nalily do kvasné kádě s mladinou; větší pivovary používaly vajíčko, do kterého se přečerpalo z vany s kvasnicemi odměřené množství kvasnic a sterilním tlakovým vzduchem se obsah vajíčka následně přetlačil do potrubí, kterým proudila mladina od chladiče. Nejmodernější pivovary dávkují průběžně kvasnice zvláštními dávkovacími čerpadly přímo do proudu proudící mladiny. Tento způsob zaručuje optimální rozptýlení kvasničných buněk v celém objemu vyrobené mladiny. (Kosař a kol. 2000) Hlavní kvašení mladiny Účelem hlavního kvašení je převedení extraktu na alkohol a oxid uhličitý. Doprovodným a v podstatě nežádoucím jevem při tomto procesu je současný vývoj tepla. Názorně si můžeme říci, že při kvašení 100 litrů 12% mladiny zkvasíme asi 9 kg extraktu (zkvasitelného cukru) a po hlavním kvašení nám zůstanou v mladém pivu (tak se totiž jmenuje mladina po skončení hlavního kvašení) asi 3 kg extraktu (zkvasitelného cukru). Do mladiny rozptýlené kvasnice začínají pracovat; jednak se začnou samy pomnožovat (na konci kvašení jich budou 2 l na 1hl), jednak začíná proces lihového kvašení. Teplota hlavního kvašení probíhá při teplotě volené podle typu kvasnic, zpravidla do C, nejsou však řídké výjimky, kdy teploty během hlavního kvašení dosáhnou daleko vyšších hodnot, ovšem za cenu možných chuťových změn. V menších pivovarech nebo v některých restauračních pivovarech, které pro hlavní kvašení používají otevřené kvasné kádě, je možno pozorovat velmi zajímavý průběh hlavního kvašení. Zakvašená mladina začíná přibližně za dobu 12 až 24 hodin zaprašovat, to znamená, že se začne uvolňovat oxid uhličitý a vytvářet na povrchu mladiny pěnu. Konec tohoto stadia je patrný z toho, že se vznikající pěna stahuje směrem ke středu kvasné kádě. Tento jev vzniká v důsledku uvolňování oxidu uhličitého na stěnách kvasné kádě; podle těchto stěn stoupá plyn vzhůru a transportuje pěnu od stěn kádě k jejímu středu Úbytky extraktu v tomto úvodním stadiu jsou velmi nízké, pohybují se od 0,35% za den. Rovněž nárůst teploty kvasící mladiny není příliš významný, jedná se přibližně o 0,3 C za den. (Kanterelberg B., Hackensellner TH.,2001) 14

20 Druhé stadium hlavního kvašení probíhá rychleji, začínají se objevovat nízké (bílé) kroužky, přibližně za 36 hodin po začátku hlavního kvašení. Bílá barva těchto kroužků je dána lomem světla a nezávisí významněji na barvě kvasící mladiny. Toto stadium hlavního kvašení je charakterizováno bílými růžicemi pěny a trvá dva až tři dny. Úbytek extraktu je již výraznější, jedná se o hodnoty 0,8 1,2% za 24 hodin. Také teplota kvašené mladiny stoupá rychleji. (Chládek 2007) Třetí stadium hlavního kvašení se nazývá stadium vysokých nebo hnědých kroužků ; je to období nejintenzivnější činností kvasnic. Při tomto stadiu barva kroužků přechází z bílé do hnědé, a jak uvádějí Hlaváček a Lhotský, tato změna je dána intenzivním vývojem plynu oxidu uhličitého, který z kvasící mladiny vynáší různé kaly a tříslobílkovinné sloučeniny, které zbarvují pěnu na povrchu. V tomto stadiu jsou také logicky největší úbytky extraktu, až 1,8% denně. Pomnožování kvasnic v tomto stadiu se zastavuje jednak nedostatkem kyslíku a částečně též přítomnosti alkoholu a oxidu uhličitého, což jsou vlastní metabolity kvasnic. Poslední, čtvrté stadium hlavního kvašení je stejnoměrné propadávání kroužků, provázené vznikem souvislé nízké hnědé pokrývky na povrchu mladého piva. Barva této pokrývky přechází od rezavé až do hnědočerného odstínu. Úbytky extraktu jsou již opět velmi nízké, nepřesahují 0,3% za 24 hodin. Tímto stadiem je proces hlavního kvašení, při němž se z mladiny stalo mladé pivo, ukončen. Kvasné kádě Dřevěné kvasné kádě Dříve probíhalo hlavní kvašení mladiny v dřevěných otevřených kádích, vyrobených z dubu nebo modřínu. Tvar těchto kádí neměl na průběh kvašení vliv. Nejčastěji se vyráběly dřevěné kádě ve tvaru komolého kužele. Pokud se vyrábělo svrchně kvašené pivo, tedy kvasnicemi svrchního kvašení, které probíhá prakticky při pokojové teplotě, nebyl s chlazením problém. Ten však nastal v případě spodně kvašeného piva, u kterého kvasný proces probíhá při nižších teplotách, přibližně kolem 10 C, a proto se kvasící mladina musela chladit. Před vynálezem strojního chlazení se používaly nádoby s ledem, které plavaly na povrchu mladiny. Po roztátí ledu bylo nutno vodu z roztátého ledu průběžně vylévat a plovák doplňovat novým ledem. To jistě představovalo problém, zejména v horkém létě, kterému předcházela 15

21 teplá zima, během které nebylo možno ze zamrzlých řek nebo rybníků naledovat dostatečné množství ledu, a nebyl tedy pro chlazení piva v pivovaru k dispozici. V kvasných kádích se měřil a v malých pivovarech dosud i v současnosti měří průběh kvasného procesu, tj. množství ještě nezkvašeného extraktu v mladině, sacharometrem, (cukroměrem), tj. cejchovaným ponorným přístrojem se stupnici na horní části. Podle Archimédova zákona odpovídá hloubka ponoření přístroje do mladiny hustotě mladiny. Na stupnici se pak na rozhraní kapaliny odečte hustota, v důsledku kapilární elevace se však musí odečítat stupnice na horní hraně kapaliny. Naměřenou hodnotu je třeba korelovat podle teploty měřené mladiny, naměřený údaj samozřejmě jen zdánlivý extrakt, protože měřená mladina obsahuje důsledkem kvašení alkohol a rozpuštěný oxid uhličitý, který hodnotu hustoty částečně mění. Samozřejmě že otevřené kvašení z hlediska čištění nádob a udržení sterilního prostředí kvasicí mladiny představovalo velký problém a létající hmyz, zejména v letních měsících, byl častou příčinou přenosu infekce do zchlazené mladiny, což mohlo vést až ke zkažení vyrobeného piva. (Chládek 2007) Ocelové kvasné kádě K přechodu z dřevěných kvasných kádi na ocelové začalo docházet pivovarech už koncem 19. století, či spíše na přelomu 19. a 20. století. Kupodivu se tato novinka v českých zemích realizovala ještě později a to nikoli v nějakém velkém pivovaru Praze, Plzni nebo v Českých Budějovicích, ale, jak píše pivovarský časopis Kvas z roku 1912, byla zavedena jako první na Moravě panem Františkem Černým, sládkem v Brně. Přechod z dřevěných na kovové kvasné kádě představoval výrazný technický pokrok, který se samozřejmě později logicky prosadil ve všech našich pivovarech. Bylo však nutné provádět vnitřní nátěry ocelových kvasných kádí, aby se zabránilo leptání kovové stěny kyselinami z piva, protože uvolněné železo tvoří s tříslovinami z piva sloučeniny, které dodávají pivu nepříjemnou chuť. Místo nátěrů se vnitřní povrch těchto kádí v některých případech opatřoval i smaltem. Pokud měla kvasná káď ve dnu výpustní otvor, tak se do něj vkládala panenka, což byla krátká trubka, která sahala svým horním otvorem nad hladinu usazených kvasnic a zamezila při sudování jejich strhnutí spolu s mladým pivem. Je však zajímavé, že pivovar Plzeňský Prazdroj vynechal tuto etapu a z dřevěných kvasných kádí přešel v 80. letech dvacátého století přímo na nerezové 16

22 cylindricko-konické tanky. Původní otevřené kvasné kádě si nechal jen jako turistickou atrakci. V současné době předvádějí pro turisty středověkou výrobu piva v otevřených dřevěných kádích již jen některé restaurační pivovary. Hliníkové kvasné kádě V roce 1909 se podařilo vyvinout německé firmě Ziemann nový způsob bezešvého svařování hliníku, což umožnilo zajistit z biologického hlediska požadovaný hladký vnitřní povrch nádob a tím i bezproblémovou výrobu aluminiových kvasných kádí a ležáckých tanků. Tím se rozšířila nabídka strojního zařízení i na tyto tanky. Samozřejmě se tyto tanky udržovaly lépe než tradiční dřevěné, a tak se poměrně často v první polovině 20. století v našich i zahraničních pivovarech montovaly. Vnitřní povrchy hliníkových kvasných kádí se též upravovaly eloxací. Nevýhodou tohoto materiálu byla jeho malá odolnost proti kyselinám, používaným jako sanitační prostředek V době zavádění hliníkových kvasných kádí nikdo o negativním dopadu hliníku na lidské zdraví jistě nevěděl. Souběžně s ocelovými a hliníkovými kvasnými káděmi se tyto kádě též vyráběly z betonu, v řadě pivovarů přetrvaly až do dnešní doby. Samozřejmě bylo nutné též vnitřní stěny betonové kádě opatřit ochranným nátěrem. Půdorys těchto nádob se volil zpravidla obdélníkový nebo čtvercový. V současné době řada pivovarů provedla vyvložkování kvasných betonových kádí nerezovými plechy a místo trubkového chlazení instalovala chlazení dvojitou stěnou, kterou cirkuluje chladící médium, zpravidla voda o teplotě 1 C. Tímto řešením si pivovar zachoval tradiční technologii a podstatně snížil náklady na obnovování nátěrů a provádění sanitačních procesů. Čištění a dezinfekce nerezové kvasné kádě se provádí buď ručně, nebo pomocí přenosné rotační mycí hlavice, která se otáčí tlakem přiváděné kapaliny a účinně myje stěny a dno kádě. Ve většině pivovarů se používaly a dosud používají tlakové gumové hadice s potravinářskou výstelkou pro přívod zakvašené mladiny nebo pro odvod mladého piva. Některé pivovary mají kvasné kádě propojeny spílacím potrubím a hadice jsou používaný jen v omezené míře. Některé pivovary používají pro kvašení kovové kvasné tanky, umožňující strojní sanitaci a jímání CO 2.(Chládek 2007) 17

23 Cylindricko-kónické tanky pro hlavní kvašení Během posledních několika desítek let se pro proces hlavního kvašení (a též pro dokvašení piva) začaly používat cylindricko-kónické tanky (CKT), vyrobené z nerezavějící oceli, dodávané řadou tuzemských i zahraničních firem, např. ZVU Potez Hradec Králové, Pacovské strojírny, a.s.. Pacov, nebo německou firmou Ziemann. Tyto tanky mají několik na sobě nezávislých chladících zón, včetně možnosti chlazení kuželu ve spodní části tohoto tanku. Pro chlazení se používá buď cirkulace chladícího média, např. glykolu, nebo přímý odpar čpavku. Výhodou těchto stojatých nádob je poměrně snadná automatizace procesu hlavního kvašení a možnost účinné sanitace všech vnitřních ploch tanku a potrubí pomocí rotační hlavice, umístěné ve vrchní části tanku. Díky hladkému vnitřnímu povrchu, zejména leštěnému vnitřnímu povrchu kužele tanku, a použití stacionární nebo rotační mycí hlavice se dociluje podstatně účinnější sanitace tohoto tanku ve srovnání s ručním mytím v předchozím období. Zlepšená sanitace v řadě pivovarů přinesla též zvýšení kvality piva. Nezanedbatelná je též úspora místa pro instalaci těchto tanků ve srovnání s klasickou spilkou. Další výhodou těchto zařízení je možnost jímat při kvasném procesu vyvíjený oxid uhličitý pro potřebu pivovaru, např. předplňovat tanky. Tyto cylindricko-kónické tanky se vyrábějí izolované pro instalaci do volného prostranství, kdy jsou posazeny na železobetonový skelet a jenom kuželovou částí sahají do obestavěného vytápěného prostoru. Válcová část tanku je nad tímto skeletem. Cylindricko-kónické tanky, které se celkově usazují do obestavěného prostoru, se většinou neizolují. Na víku cylindricko-kónického tanku je umístěna vyhřívaná komůrka odklopným víkem (takzvaný dóm), přístupná po obslužné lávce. V dómu je umístěn kontrolní průlez do tanku a dále potrubí, jednak pro přívod sanitačního prostředku do mycí hlavice, jednak pro obvod oxidu uhličitého vyvíjeného při kvašení, a další přístroje, např. na měření tlaku v kvasném prostoru, na měření výšky hladina (sondy maximální a minimální hladiny, pokud nejsou zabudovány průtokoměry), přístroj na kontrolu správného počtu otáček mycí hlavice během sanitačního procesu a další. Přibližně v jedné třetině výšky cylindrickokónického tanku se umisťuje potrubí pro odběr vzorků, zakončené přibližně 1,5 m nad podlahou sterilovatelnou, a řada teplotních čidel pro sledování teploty kvasící mladiny v různých výškách cylindricko-kónického tanku. Velikost těchto tanků je dána objemem várky, zpravidla se počítá naplnění do 24 hodin a prostor nad 18

24 hladinou přibližně 15 až 20%. Vzhledem k tomu, že tanky většinou pracují s tlakem nad 0,07 MPa (0,7 atm), jedná se o tlakové nádoby s nutností osazení pojišťovacím ventilem a opakovanými tlakovými zkouškami. Tyto cylindrickokónické tanky jsou propojeny s varnou, filtrací a sanitační stanicí soustavou potrubí, tzv. potrubním plotem, s šesti trubkami, tvořenými přívodem mladiny, přívodem sanitačního roztoku, přívodem sterilního plynu, odvodem mladého piva (tento odvod však současně slouží i pro odvod sanitačního roztoku) a případně odvodem jímaného oxidu uhličitého. Tento potrubní plot umožňuje současně plnění jednoho tanku, vyprazdňování druhého tanku a případně i mytí třetího tanku. Pro vyloučení možnosti vzájemného promíchání piva a sanitačního roztoku mezi jednotlivými navzájem propojenými trubkami jsou tyto potrubní ploty vybaveny dvousedlovými (křížovými) ventily, které jsou konstruovány tak, že v případě poškození těsnění sedla ventilu uchází kapalina mimo ventil, což upozorní obsluhu na nutnost opravy. Pokud se tanky izolují, tak se nejdříve po celém obvodu cylindricko-kónického tanku nasadí v různých výškách polystyrénové špalíčky, vysoké přibližně 100 mm, které se stáhnou nerezovým ocelovým páskem. Na tyto pásky se pak připevní trapézové plechy, vyrobené z běžné nebo nerezavějící oceli, případně z eloxovaného aluminiového plechu. Do vzniklé mezery mezi cylindricko--kónickým tankem se pak nastříká dvousložková směs, která vypění a dokonale prostor vyplní. Cylindrickokónické tanky se vyrábějí ve velikosti řádově od několika hektolitrů (poloprovoz) až po tisíce hektolitrů. ( Podle průběhu kvašení a ležení piva v CKT rozeznáváme jednofázovou a dvoufázovou výrobu piva, pokud probíhá hlavní kvašení v jednom CKT a po skončení kvasného procesu se z tohoto tanku pouze separují v kuželu usazené kvasnice a v témže tanku probíhá dokvašování, jedná se o jednofázovou výrobu piva; pokud probíhá hlavní kvašení v jednom CKT a po skončení kvasného procesu se mladé pivo přečerpá do druhého CKT, pak je to dvoufázová výroba. (Chládek 2007) 19

25 Kvasinky Bioreaktory na imobilizované kvasinky V poslední době proběhly v naší republice a v řadě dalších států zkoušky s využitím imobilizovaných (upoutaných) kvasnic pro hlavní kvašení piva. Jako nosič těchto kvasinek se používá alginát nebo jiný vhodný materiál. Na nosič upoutané kvasinky se umísťují do zvláštního prostoru v bioreaktoru. Účelem aplikace tohoto způsobu hlavního kvašení je zkrácení doby kvašení ze dnů na desítky hodin, a protože upoutané kvasinky ve sterilním stavu vydrží několikaměsíční provoz, není nutné zakvašovat mladinu a ani po skončení hlavního kvašení sbírat kvasnice. Kvasničné hospodářství Vzhledem k tomu, že nové kvasnice z propagační stanice (viz dále) lze po skončení kvasného cyklu použít vícekrát (běžně se používá troj- až čtyřnásobného nasazení, nicméně větší počet nasazení stejných kvasnic zvyšuje riziko kontaminace), je nutné kvasnice získané ze dna kvasných kádí, kvasných tanků nebo z kužele cylindricko-kónických tanků dopravit vhodným čerpadlem (peristaltické, piškotové čerpadlo) k vibračnímu sítu, kde se zbavují nečistot a oxidu uhličitého. Dále se kvasnice mohou propírat v ledové vodě; při této operaci se z nich odstraňují mrtvé buňky. V případě vyššího znečištění kvasnic se používá tzv. kyselé praní kvasnic, které se provádí tak, že se kvasnice promíchají ve zředěné fosforečné nebo jiné kyselině a hned se dávkují do mladiny. Pro skladování vyčištěných kvasnic se dříve používaly otevřené kvasničné vany, ve kterých se kvasnice skladovaly pod ledovou vodou; později se přešlo na kvasničné tanky, s chladicím systémem, který udržuje teplotu kvasnic na hodnotě 2 3 C. Odpadní kvasnice, tedy kvasnice z vícenásobného použití, se buď prodávají přímo, nebo se suší a lisováním se z nich vyrábějí preparáty (např. Pangamin). Ve větších pivovarech se z těchto odpadních kvasnic ještě získává pivo použitím odstředivek, kalolisy (zakvašování mladiny) nebo membránovou technikou. 20

26 Dávkování kvasnic Do zchlazené a provzdušněné mladiny se dříve kvasnice dávkovaly objemově nabíráním kvasnic šaflíkem z otevřených kvasničných van. Později se používalo (a v řadě pivovarů ještě používá) tzv. vajíčko, v podstatě uzavíratelná tlaková nerezová nádoba (množík), do které se odměří potřebný objem kvasnic a následně se tlakem sterilního vzduchu přiváděného do uzavřené nádoby přetlačí do potrubí, kterým proudí mladina z chladiče do spilky. V současné době se ve velkých pivovarech, vybavených cylindrickokónickými tanky, pro zakvašení mladiny používají dávkovací čerpadla, která jsou řízena buď podle průtoku mladiny, kterému odpovídá objem nadávkovaných kvasnic, nebo se využívá rozdíl zákalu nezakvašené a zakvašené mladiny, který je průběžně vyhodnocován zákaloměrem, a na základě jeho údaje jsou pak řízeny otáčky dávkovacího čerpadla kvasnic. (PELIKÁN M., DUDÁŠ F., MÍŠA D 2004) HGB (High Gravity Brewing) Technika Hig Gravity Brewing pochází z USA. V Evropě byla poprvé použita v roce Postup spočívá v přípravě mladin se zvýšenou koncentrací 14 16%, které se ředí na požadovanou koncentraci hotového piva buď před kvašením, nebo při filtraci piva. K ředění se používá speciálně upravená voda. Tímto postupem lze zvýšit instalovanou kapacitu o 20 30% a současně snížit výrobní náklady, zejména pak náklady na energii a mzdy. Řada velkých a středních pivovarů z ekonomického hlediska volí pro výrobu piva takzvaný HGB-systém. Tento systém byl původně vyvinut pro dodržení přesné stupňovitosti piva, zejména při exportu, protože při deklarování např. osmiprocentního piva se platí daň a clo podle kategorie osmiprocentních piv a v případě, že pivovaru se podaří uvařit o málo silnější pivo, pak výrobce platí (někdy i s dovozcem) velkou pokutu. Na druhou stranu však pivo nesmí být výrazně slabší než uvedených osm procent, protože se pak odběratel právem cítí být ošizen. Proto se vyvinul systém vaření vysokoprocentních mladin HGB (high gravity brewing), kdy se uvaří silnější pivo, které se pak po filtrací rozředí odplyněnou a CO 2 nasycenou vodou, tedy v podstatě sodovou vodou na přesnou stupňovitost, v našem případě osm procent. Nicméně postupem doby výrobci piva poznali možnosti, které jim systém HGB nabízí, a místo, 13% nebo 21

27 14% mladiny, začali vyrábět až 24% mladiny. Takto vyrobená mladina se nechá vykvasit a hotové, velmi silné pivo se na zvláštním zařízení, zvaném HGB-jednotka, po filtraci rozředí odplyněnou a CO 2 nasycenou vodou, tedy v podstatě sodovou vodou na požadovanou stupňovitost. Podle množství přidané sodové vody si může pivovar z jedné várky, mateřského vysokoprocentního piva vyrobit třeba jednu třetinu lehkého piva, druhou třetinu výčepního piva a z poslední části, kterou zředí nejméně, vyrobit speciální pivo. Použitím zařízení HGB si pivovar může dvou- až trojnásobně zvýšit výrobu piva při stávající varně, kvasném a ležáckém sklepu i filtraci při podstatně nižších výrobních nákladech, protože náklad na teplo pro uvaření 12% nebo 24% mladiny je shodný a stejné jsou náklady i na chlazení horké mladiny. Jistě vyšší bude spotřeba elektřiny na chlazení, protože s vyšší stupňovitostí mladiny se prodlužuje i doba nutná na její prokvašení a závěrečné ležení piva. Jedinou investicí je nákup HGB-zařízení. Rizikem tohoto podnikání je skutečnost, že pivovar pak vyrábí piva, která, pokud se příslušný přípravek nenadávkuje, velmi rychle ztrácí pěnu a chutí připomínají zahraniční, stejnou technologií vyrobená piva typu Eurobier. Při přechodu na tento typ piva pivovar využívá známé skutečnosti, že chuťová paměť zákazníka trvá přibližně tři měsíce. Na začátku začne pivovar přidávat do piva nejdříve malé procento upraveného piva, přibližně do pěti procent, po třech měsících se začne přidávat patnáct procent a přibližně do jednoho roku je kompletní přechod na Europivo ukončen. (Chládek 2007) Samotné zařízení HGB se skládá z jednotky na přípravu sodovky, tj. odplyněné a CO 2 nasycené vody, směšovacího zařízení, rozpouštěcího zařízení (výdržníku) a následně měřící a řídící jednotky. Do zařízení se přivádí zfiltrované silné pivo, vyrobené z mladiny s vysokým původním extraktem. Toto silné pivo se přivádí do měřící jednotky HGB-zařízení, která stanoví základní analytické hodnoty tohoto piva, jeho teplotu a okamžitý průtok a na základě těchto parametrů následně vypočítá, jaký objem sodovky se má do piva průběžně dávkovat. Dávkování probíhá zpravidla otevřením dvousedlového ventilu s přívodem sodovky. Za tímto ventilem je umístěna trubková výdržníková část, kde se silné pivo a sodovka navzájem dostatečně promíchají. Zředěné pivo prochází ještě dalším kontrolním měřením. Pokud naměřené hodnoty zředěného piva odpovídají 22

28 požadavkům výrobce, je pivo s upravenou stupňovitostí vedeno dále na stačení do láhví nebo sudů. Problematika pěnivosti a obsahu hydrofobních polypeptidů a bílkovin se dostala do popředí zájmu se zaváděním moderní technologie výroby piva vycházející právě z výroby HGB. Při použití této technologie se ze surovin extrahuje do sladiny méně látek důležitých pro pivní pěnu než při klasickém postupu a během jednotlivých fází výrobního procesu dochází následně k jejich dalším ztrátám. Pro dobrou tvorbu a stabilitu pěny nestačí pouze dostatečná hladina těchto látek bílkovinného charakteru, ale i vyvážený obsah dalších složek piva Vliv podmínek kvašení HGB na obsahově významné látky piva Hlavní výhodou HGB procesu je možnost výrazného zvýšení produkce bez nutnosti rozšíření existujících zařízení a flexibilita v typu výrobku, kdy vysokostupňové pivo lze prodávat či ředit upravenou vodou na různé koncentrace. Vyplývající ekonomické přednosti jsou provázeny i určitým zlepšením fyzikálněchemických vlastností piv a vyšším množstvím vzniklého etanolu na jednotkové množství zkvasitelných sacharidů. Nevýhody HGB zahrnují nižší výtěžek extrakce pivovarsky cenných a chmelových látek, který je doprovázen poklesem stability pěny. Především je však kvašením výšekoncentrovaných mladin ovlivněna aktivita kvasinek na rozdílné míry jejich etanol- a osmo- tolerance. Současná výroba HGB piv se ve světě ustálila mezi stupňovitostí 15-16%hm. V ČR je dnes většina pivovarů vybavena zařízením na konečnou úpravu stupňovitosti piva, menší část naopak vyrábí vysokostupňová piva jako konečný produkt technologií odpovídající HGB bez konečného ředění. (Koukol R 1999) Výsledky získané v čtvrtprovozním měřítku s ověřovanými dvěma kmeny pivovarských kvasinek v mladinách a koncentracích 12%, 16% a 20%: Maximální pomnožení kvasinek, jak u kmene 95, tak u kmene č.2 bylo dosaženo v 16% mladině. Výsledky aktivity kvasinek prokázaly velmi dobrý fyziologický stav násadních kvasnic. Po kvašení 16% i 20% mladiny byl u kmene č 95 pozorován mírný pokles aktivity, aktivita kvasničného kmene č.2. vysokými koncentracemi mladin ovlivněna nebyla. Zvýšená koncentrace mladin vedla u kmene č. 95 ič.2 ke snížení stupně prokvašení při zachování kmenových rozdílů vyplývajících z jejich charakteristiky vyplvající z obr. 1 růstové křivky kvasinek. 23

29 Obr. 1 Růstové křivky kvasinek Obsah vzniklého etanolu vzrostl s koncentrací 20% o 57 až 59% původního množství, při vyšší produkci etanolu u hlubokoprokvašujícího kmene č.95, vyplívajícího z grafu č.1. 24

30 Graf č.1 Obsah etanolu Ve využití aminokyselin se prokazatelně projevila kmenová závislost. Utilizace aminokyselin 12% mladiny bylo vyšší u středně až hlubokoprokvašujícího kmene č.2. I když zvýšení koncentrace mladin vyvolalo pokles utilizace aminokyselin u kmene č.95 cca o 25% a kmene č.2 o 30%, lze kmen č.2 hodnotit jako kmen s celkově vyšší schopností využívat aminokyseliny jak ve standardních, tak z hlediska vyšší koncentrace mladin stresových podmínkách kvašení, vyplívající z grafu č.2. Graf č.2 Využití aminokyselin 25