Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav Technologie potravin

Transkript

1 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav Technologie potravin Kontrola sladu ve sladovně Rajhrad z hlediska gushingu u piva Diplomová práce Vedoucí práce: Ing. Tomáš Gregor, Ph.D. Vypracoval: Bc. Daniel Sychra Brno 2009

2 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Kontrola sladu ve sladovně Rajhrad z hlediska gushingu u piva vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně. V Brně dne podpis diplomanta. Bc. Daniel Sychra

3 Poděkování: Děkuji vedoucímu diplomové práce Ing. Tomáši Gregorovi, Ph.D. za odborné vedení, cenné rady a připomínky. Ing. Jiřímu Šustovi za ochotu, metodické vedení a možnost provedení měření ve sladovně Bernard v Rajhradu. Dále děkuji rodičům za to, že mi umožnili studium na univerzitě.

4 Abstrakt Cílem této diplomové práce bylo stanovování a sledování výskytu gushingu ve sladovně Bernard v Rajhradu. Dále vytvořit modelové systémy pro záměrnou kontaminaci vybraných ječmenů plísní Fusarium culmorum a zjistit vliv na gushing, porovnat ječmeny z různých lokalit, odrůdy ječmenů v rámci jedné lokality, ověřit souvislost mezi obsahem DON a gushingem a porovnání plísní v ječmenu a sladu vykazující gushing. Pro stanovení gushingu byla použita metoda z VÚPS. Ze zkoumaných odrůd žádná prokazatelně nevykazovala zřetelnou tendenci ke gushingu. Z testovaných lokalit statisticky průkazně vyšší náchylnost ke gushingu vykazovala lokalita Čáslav. Závislost mezi DON a gushingem nebyla statisticky průkazná, ale ječmeny napadené Fusarium culmorum statisticky prokázali vyšší náchylnost ke gushingu. Z použitého ječmene a vyrobeného sladu žádný prokazatelně nevykazoval gushing a nebyl zjištěn vztah během výroby sladu a gushingem. Ze stanovovaných plísní gushingového ječmene bylo zjištěno vyšší množství Fusarií a gushingový slad vyrobený z tohoto ječmene měl vyšší množství Aspergilu. Klíčová slova jarní ječmen, slad, gushing, Fusarium

5 Abstract The aim of this thesis was the setting and monitoring the occurrence of gushing in malting factory Bernard in Rajhrad. Furthermore, to create model systems for intentional contamination of selected barley Fusarimum culmorum fungi and to determine impact on the gushing, compare barley from different locations, varieties of barley in a single location, to verify the link between DON content and gushing and fungi in comparison barley and malt showing gushing. To determinated of gushing was used the method of VÚPS. Of the varieties studied, no demonstrably shown a clear trend to gushing. Of the sites where was tested statistically proven more prone to gushing showed Čáslav site. Relationship between DON and gushing is not statistically conclusive, but barley affected by Fusarium culmorum showed statistically higher tendency to gushing. The barley and malt were produced and no demonstrable gushing and the relationship weren t found during the production of malt and gushing. From strains of fungi, where was determinate, the most concentration were strains of Fusarium and malt where was produced from this barley was contain higher strains of Aspergilus. Keywords - spring barley, malt, gushing, Fusarium

6 OBSAH 1 ÚVOD CÍL PÁCE LITERÁRNÍ PŘEHLED Sladovnický ječmen Morfologie a anatomie ječmene Chemické složení zrna ječmene Výroba sladu Příjem, čištění a skladování ječmene Máčení ječmene Klíčení ječmene Sušení a hvozdění zeleného sladu Odkličkování a skladování sladu Výroba sladu ve sladovně Bernard Technické vybavení Technologie výroby Situace v ČR Ječmen jarní Sladařství a pivovarství Gushing Druhy gushingu Faktory ovlivňující gushing Mikrobiální kontaminace ječmene a sladu Faktory vzniku gushingu z plísní Fusariozy ječmene MATERIÁL A METODIKA Materiál Popis odrůd Charakteristika jednotlivých lokalit Fusarium culmorum Použitý ječmen a slad v různých fázích výroby ve sladovně Bernard Metodika Test pro stanovení gushingu ječmene (sladu)... 50

7 5 VÝSLEDKY A DISKUSE Vliv odrůdy na gushing Porovnání lokalit ve vztahu ke gushingu Vliv napadení Fusarium culmorum na gushing Vliv obsahu DON na gushing Sledování výskytu gushingu ve sladovně Bernard Stanovení gushingu během výroby sladu Plísně v ječmenu a sladu ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM TABULEK A GRAFŮ Seznam tabulek Seznam grafů PŘÍLOHY...70

8 1 ÚVOD Termín gushing je zcela běžný v anglicky i německy psané literatuře. Pochází od anglického slova to gush, což znamená vzkypět, přetéci, vyřinout. V pivovarské praxi se tento termín používá k popsání samovolného přepěňování piva, ke kterému dojde po otevření láhve nebo plechovky. Po otevření obalu dochází k náhlému samovolnému uvolňování oxidu uhličitého doprovázenému tvorbou velkého množství krátce trvajících bublinek v celém obsahu nápoje, což vede k rychlé expanzi s prudkým výronem vzpěněného nápoje z obalu. Toto prudké, samovolné a nadměrné vzpěnění piva zpravidla ustává po několika sekundách. Gushing je závažným problémem pivovarského průmyslu v celosvětovém měřítku. V současné době je gushing výraznou hrozbou i pro kvalitu českého piva a sladu. Gushing je považován za komplex vzájemných vztahů mezi pivovarskými surovinami (slad) a potenciálně mnohými jinými technologickými parametry. Nicméně za nejvýznamnější faktor ovlivňující přepěňování je považován sladovnický ječmen (označuje se jako primární gushing). Důvodem je napadení ječmene toxinogenními plísněmi (rod Fusarium, Alternaria, Aspergillus, Penicillium atd.). Gushing se vyskytuje u všech druhů piv, bez jakékoliv pravidelnosti, sporadicky, nejčastěji však po extrémně vlhkých létech a objevuje se u jednotlivých láhví určité výrobní a plnící šarže. 9

9 2 CÍL PÁCE Cílem práce bylo stanovování a sledování výskytu gushingu ve sladovně Bernard v Rajhradu. Mezi dílčí cíle práce patřilo: vytvořit modelové systémy pro záměrnou kontaminaci vybraných ječmenů plísní Fusarimum culmorum a zjistit vliv na gushing, porovnat ječmeny z různých lokalit, porovnat odrůdy ječmenů v rámci jedné lokality, ověřit souvislost mezi obsahem DON a gushingem, porovnat plísně v ječmenu a sladu. 10

10 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Sladovnický ječmen V ČR se ječmen pěstuje od roku 1227, v této době se používal ale převážně na výrobu krup, chleba a jen jako vedlejší surovina na pivo. Až v 17. století se postupně rozšiřovalo sladování ječmene místo pšenice a na přelomu 19. a 20. století byl na Moravě ječmen nejdůležitější obilninou. Převládají jarní odrůdy, ale ve světě se poslední dobou rozšiřují i zimní odrůdy, které poskytují sice vyšší výnosy, ale mají horší sladařskou jakost. Nejlépe požadavkům pro výrobu piva vyhovuje ječmen jarní dvouřadý nící: Hordeum vulgare sub. Distichum nutans (klas při zrání háčkuje, je osinatý, obilka je pluchatá) (Cerkal a kol., 2007). Obr. 1 Ječmen jarní 11

11 3.1.1 Morfologie a anatomie ječmene Rostlina ječmene je tvořena kořenovou soustavou, stéblem, listy, květem a plodem. Kořenová soustava ječmen tvoří svazčité kořeny, které jsou na rozdíl od dvouděložných slabší a netloustnou (Moštěk, 1975). Z našich obilovin tvoří nejvyšší počet zárodečných kořínků: 4 10, nejčastěji 5 6. Stéblo je složeno z 4 8 článků (internodií) oddělených koleny a dorůstá až 130 cm. Spodní článek stébla je nejkratší a následující je vždy delší. Listy jsou postaveny ve dvou řadách nad sebou. Na velikosti plochy listů a stébla je závislý výnos. Květenství a květ květenstvím je složený nevětvený klas. U dvouřadého ječmene se vyvine vždy jen prostřední kvítek ze tří kvítků. Kvítek je chráněn na vnější straně vypouklou pluchou a na vnitřní pluškou. Plucha vybíhá v dlouhou osinu. Osiny se z velké části účastní fotosyntézy a transpirace, čímž ovlivňují výnos zrna a dehydrataci obilky ve fázi zrání (Zimolka a kol., 2006). Plod plodem ječmene je obilka, která je složena ze tří základních částí: obalu, klíčku a endospermu. Obalové vrstvy tvoří na hřbetní straně plucha, na břišní straně pluška, dále následuje oplodí a osemení. Zaujímají 8 14 % hmotnosti zrna a chrání klíček a endosperm před nadměrným vysycháním, mechanickým poškozením a mikrobiálním napadením (Pelikán, 2001). Zárodek je živá část obilky a ze sladařského hlediska má velký význam. Vychází z něho veškeré podněty k tvorbě enzymů, potřebných k hydrolýze složitých zásobních látek důležitých pro klíčení a tvorbu extraktu (Pelikán a kol., 2002). Endosperm tvoří největší část obilky a skládá se z aleuronové vrstvy a škrobového endospermu. Aleuronová vrstva je umístěna pod osemením a je složena z hranolových buněk uspořádaných v řadách. Tyto buňky obsahují bílkoviny, tuk a částečně i škrobová zrna. Při dosažení podmínek pro zahájení klíčení je aleuronová vrstva aktivována růstovými regulátory (hormony). Vnitřní endosperm tvoří tenkostěnné buňky, ve kterých je uložen zásobní škrob (Kosař a kol., 2000). 12

12 3.1.2 Chemické složení zrna ječmene Ječmen obsahuje % sušiny a % vody. Sušinu tvoří organické dusíkaté látky, bezdusíkaté sloučeniny a anorganické látky. Z pivovarsko - sladařského hlediska jsou nejdůležitější složky zrna: sacharidy, dusíkaté látky, polyfenoly a enzymy (Pelikán a kol., 2002). Tab. 1 Chemické složení zrna ječmene Látka Zastoupení v obilce (%) Sacharidy Škrob amylosa (17-24 % škrobu) - amylopektin (76-83 % škrobu) Nízkomolekulární sacharidy sacharosa 1-2 ostatní cukry 1 rafinosa 0,3 0,5 maltosa 0,1 glukosa 0,1 fruktosa 0,1 Neškrobnaté polysacharidy hemicelulosy - β-glukany 3,3 4,9 - pentosany 9,0 - celulosa 4 7 Tuky 3,5 Fosfáty fytin 0,9 Polyfenoly 0,1 0,6 Dusíkaté látky 9,5 11,9 (7-18) rozpustné dusíkaté látky 1,9 albuminy a globuliny 3,5 hordeiny (prolaminy) 3 4 gluteliny 3 4 Minerální látky 2 13

13 Anorganické látky (popeloviny) tvoří 2 3 % zrna. Jejich nejvyšší obsah je v obalových vrstvách a nejnižší v endospermu (Ehrenbergerová, 2006). Množství minerálních látek v rostlině je značně ovlivněno zásobením živinami během růstu i zrání a podmínkami při pěstování. Význam anorganických látek spočívá především v regulaci biosyntézy vysokomolekulárních organických sloučenin (škrob, bílkoviny, nukleové kyseliny apod.). Velký význam mají stopové prvky obsažené v ječmeni, např. zinek, mangan, měď a bor, které jsou důležité pro činnost řady enzymů a koenzymů (Kosař a kol., 2000). Sacharidy zaujímají největší část organického podílu (asi 82 %). Nacházejí se v zrnu ve formě jednoduchých cukrů, škrobu, amylasy, celulosy, hemicelulos, ligninu, gumovitých látek a slizů. Obsah jednotlivých sacharidů se liší podle části zrna a celkové množství nízkomolekulárních cukrů i poměrné zastoupení jsou závislé na stupni zralosti zrna (Kosař a kol., 2000). Škrob zaujímá až 65 % hmotnosti ječného zrna. Je rezervním polysacharidem a zásobárnou živin pro klíček v době jeho klíčení. V cytoplazmě rostlinných buněk je uložen v nerozpustných granulích. Ve zralém zrnu je škrob zastoupen pouze v endospermu a je tvořen dvěma složkami: amylosou a amylopektinem. Škrobová složka je především nositelem extraktivnosti sladu. Je-li nedostatek škrobu v ječmeni, nelze žádnou technologii procento extraktu zvýšit (Kosař a kol., 2000). Celulosa tvoří 4 7 % ječného zrna. Je hlavní stavební složkou pluchy, obsažena je i v klíčku, oplodí a osemení. Ve vodě je nerozpustná a chemicky i enzymaticky těžce štěpitelná. Při sladování se v podstatě nemění a přechází do mláta (Pelikán a kol., 2002). Hemicelulosa podílí se na stavbě a pevnosti buněčných stěn. Endospermální buněčné stěny ječmene obsahují asi 75 % β-glukanů a 20 % pentosanů. Naopak je tomu v pluše ječmene, která obsahuje z hemicelulos převážně pentosany. Vyšší obsah β-glukanů v pivovarských surovinách je z hlediska sladařského a pivovarského nežádoucí (Kosař a kol., 2000). V obilce i rostlině napomáhají vázání vody a udržení rovnováhy buněčného obsahu (Zimolka a kol., 2006). Pentosany (arabinoxylany) jsou necelulózovými polysacharidy ječného zrna. Vyskytují se v buněčných stěnách aleuronových buněk a v buňkách endospermu. Jsou složeny především z pentos: arabinosy a xylosy (Kosař a kol., 2000). 14

14 Lignin vyskytuje se v množství asi 2 % a slouží jako inkrustační složka celulosy v obalových částech zrna, kde ztužuje a zpevňuje buněčné stěny (Zimolka a kol., 2006). Gumovité látky jsou to hemicelulosy rozpustné ve vodě s vysokou viskozitou. Jsou zastoupeny jen asi 2 %, ale přesto mají velký význam, neboť ovlivňují viskozitu sladiny a stabilitu piva. Lipidy jsou zastoupeny v zrnu pouze 2 3 %. Jsou obsaženy především v aleuronové vrstvě, v pluchách a asi jedna třetina z celého množství je v klíčku. Při sladování jsou zdrojem chemické energie, přičemž převážná část jich zůstává po scezení v mlátě. Fosfáty jsou asi z poloviny tvořeny fytinem a mají důležitý fyziologický význam pro klíček. Podílejí se na udržování ph při klíčení, ale i v mladině a v pivu (Kosař a kol., 2000). Polyfenoly nacházejí se zejména v obalových částech zrna a v aleuronové vrstvě. Jsou schopny vylučovat vysokomolekulární dusíkaté látky z roztoku. Tato vlastnost je důležitá pro tvorbu lomu mladiny a koloidních zákalů piva. Fenolové sloučeniny dodávají sladu antioxidační schopnost potlačením oxidačních procesů během výroby a skladování (Basařová a kol., 1985). Dusíkaté látky mají velký technologický význam, protože limitují zpracovatelnost ječmene na slad. Ovlivňují pomnožení kvasinek, pěnivost, chuť a koloidní stabilitu piva (Pelikán a kol., 2002). Jejich obsah nelze ovlivnit výběrem odrůdy, protože více než 80 % proměnlivosti znaku je ovlivněna agroekologií a podmínkami ročníku (Prokeš, 2001). Za optimum pro sladovnický ječmen se pokládá obsah dusíkatých látek, vyjádřený jako obsah bílkovin (N x 6,25), v rozmezí 10-11,5 %. Bílkoviny jsou uloženy v aleuronové vrstvě jako lepkové bílkoviny a pod aleuronovou vrstvou na vnější straně jsou tzv. fyziologické neboli rezervní bílkoviny. Při klíčení jsou přednostně štěpeny a dodávají hlavní množství rozpustných bílkovin. Ovlivňují celkový obsah bílkovin. Histologické neboli tkáňové bílkoviny se nachází v membránách buněk endospermu (Kosař a kol., 2000). Enzymy ze sladařského hlediska jsou velmi významné. Zajišťují hlavní metabolismus zrna v průběhu vegetace a život zrna při posklizňovém dozrávání. Technologický proces výroby piva je závislý na činnosti celé škály enzymů, které působí na klíčení ječmene, při přípravě sladiny a kvašení mladiny. Spolupůsobí při tzv. rozluštění zrna v průběhu klíčení a při tvorbě charakteristických vlastností sladu. 15

15 Rozdělují se do šesti skupin (tab. 2). Ze sladařského hlediska můžeme za nejdůležitější označit enzymy třídy hydrolas a oxydoreduktas. V pivovarském procesu mají vedoucí úlohu opět hydrolasy, a to především ve varním procesu. Ostatní třídy enzymů se ve větší míře uplatňují při kvašení (Kosař a kol., 2000). Tab. 2 Skupiny enzymů ječmene Oxydoreduktasy lipoxygenasa, superoxid dismutasa, katalasa, peroxidasa, polyfenol-oxidasa Transferasy transglukosidasy: D-enzym, P-enzym, Q-enzym Hydrolasy esterasy: lipasy, fosfatasy karbohydrasy: α-amylasa, β-amylasa, hraniční dextrinasa, R-enzym, maltasa, sacharasa hemicelulasy: štěpící glukany a pentosany (β-glukanasa, solubilasa, xylobiasa, arabinosidasa, xylanasy) štěpící peptidové vazby: endopeptidasy, exopeptidasy Lyasy Isomerasy Ligasy aldolasa, karboxydismutasa ribulasa-5-fosfát-epimerasa acetyl-coa- karboxylasa 16

16 3.2 Výroba sladu Slad je jednou ze základních surovin pro výrobu piva a jeho kvalita zásadně ovlivňuje proces technologie výroby piva. Vyrábí se ve sladovnách, které jsou součástí pivovaru, nebo v samostatných sladovnách, které s nimi obchodují. Principem sladování je vytvoření optimálních podmínek pro klíčení ječmene, přičemž dochází v zrnu k aktivaci a tvorbě technologicky důležitých enzymů, především cytolytických, proteolytických a amylolytických, při zamezení ztrát potlačením růstu. Tím vzniká tzv. zelený slad, který se následným hvozděním, při kterém se působením zvýšené teploty vyvolají chemické reakce tvorby aromatických a barevných látek, přemění v hotový slad. Podle způsobu a techniky sladování se sladovny rozdělují na periodické humnové sladovny, pneumatické bubnové a skříňové sladovny, polokontinuální sladovny typu posuvné hromady a na kontinuální sladovny pásové, tunelové či šachtové. Bez zřetele na výrobní postup a typ výrobního zařízení lze výrobu sladu rozdělit na pět základních úseků: příjem, čištění a skladování ječmene, máčení ječmene, klíčení ječmene, sušení a hvozdění zeleného sladu, odkličkování a skladování sladu Příjem, čištění a skladování ječmene Příjem ječmene se provádí na přijímací rampě sladovny z vagonů, aut, cisteren a v místech lodní přepravy i z lodí. Z každé dodávky se odebírají vzorky k analýze. Limitujícími ukazateli jsou obsah vody, bílkovin, klíčivost, podíl zrna nad sítem 2,5 mm, podíl zlomků, nečistot, napadení škůdci, případně mikrobiální kontaminace. Čištění a třídění ječmene se provádí pro zbavení ječmene prachu, nečistot, přimísenin a roztřídění podle velikosti a kvantitativních znaků. Jen za těchto podmínek lze vyrobit dobře rozluštěné slady a zaručit nízké sladovací ztráty. K základnímu vybavení čistící třídící stanice sladoven patří dopravní zařízení, 17

17 automatická registrační váha, aspirátor, triér, třídiče, odklasňovač, magnet, přečišťovací triér a jímače prachu (cyklóny, proudové filtry). Skladování ječmene ječmen představuje živý organismus, jehož životní projevy jsou utlumeny, nikoliv však zastaveny. Energii potřebnou pro životní projevy získává zrno odbouráváním rezervních polysacharidů, hlavně škrobu. Podle okamžitých podmínek získává energii buď aerobním dýcháním v přítomnosti kyslíku, nebo anaerobním kvašením v nepřítomnosti kyslíku. Při skladování se čerstvě sklizený a vytříděný ječmen nachází ve stadiu základního klidu, tzv. dormance, a není schopen vyklíčit. Špatná klíčivost čerstvě sklizeného ječmene je způsobena přítomností inhibitorů klíčení tzv. dorminů. Teprve po jejich odbourání oxidací dormance zaniká, uvolňuje se činnost stimulátorů (giberelinů) a zrno se stává schopným klíčit. Vyčištěný a vytříděný ječmen se skladuje ve starších sladovnách na půdách, nebo dnes již většinou v silech. Sila jsou vybavena pneumatickou dopravou, provzdušňovacím zařízením poháněným ventilátorem, popř. i zaplynovacím zařízením k potírání skladištních škůdců. Příčinou hlavních ztrát uloženého zrna bývá zpravidla intenzivní dýchání, způsobené především zvýšeným obsahem vody a vyšší teplotou. Intenzivním dýcháním zrno spotřebovává část svých bezdusíkatých organických látek. Vzniklý oxid uhličitý je třeba větráním odvést. Vzniklé zplodiny jsou pro klíček zrna velmi škodlivé. Intenzita dýchání zrna s vlhkostí 15 % a při teplotách do 20 C je malá a prakticky neznamená žádné zvýšené ztráty na skladovaném ječmeni. Vyšší vlhkost a teplota zrna napomáhají i rozvoji kontaminujících mikroorganismů na povrchu a v obalových částech zrna (Kosař a kol., 2000) Máčení ječmene Cílem máčení je zvýšit řízeným způsobem obsah vody v zrně pro zahájení enzymatických reakcí a pro klíčení zrna, při únosné spotřebě vody odstranit splavky a lehké nečistoty, umýt zrno a ze zrna vyloužit nežádoucí látky (Prokeš, 2006). Máčírna má být postavena v blízkosti ječmenných sil, aby doprava ječmene byla co nejkratší. Má být umístěna tak, aby byla co nejméně závislá na teplotě venkovního vzduchu, tzn. aby se v létě příliš rychle neprohřívala a v zimě příliš neochlazovala. Moderní máčírny se dnes budují s možností temperance (Kosař a kol., 2000). 18

18 Zařízení máčíren Máčení ječmene probíhá v kónických náduvnících, které byly dříve kamenné, později betonové, dnes výhradně kovové, z legovaných ocelí, válcové nebo čtyřhranné se spádovým kónusem dna 45, aby ječmen mohl samovolně vytékat ven. Dále ještě známe tzv. Wildův náduvník a plochý náduvník (Prokeš, 2006). Máčírna může být jen jednodenní, tzn. máčení ječmene trvá max. 24 h a znamená to, že do stejného náduvníku se namáčí i vymáčí. Máčírna dvoudenní, případně i třídenní, kdy máčení může trvat max. 48 nebo 72 h, může být přepouštěcí nebo přečerpávací. V máčírně přepouštěcí jsou náduvníky umístěny pod sebou a ječmen s vodou se samospádem přepustí do náduvníku dalšího dne. Výhodou přepouštěcí máčírny je manipulace samospádem, kdy nedochází k poškozování obilek, nevýhodou je značná výška máčíren a nezbytnost statického zajištění budovy. Máčírna přečerpávací má náduvníky umístěny v jednom, případně ve dvou patrech a ječmen s vodou (vlastní a přídavnou) se šetrně pomocí čerpadel přečerpává z namáčecího do vymáčecího náduvníku. Výhodou přečerpávací máčírny je nízká budova, ovšem s větší plochou, nevýhodou jsou náklady na čerpadla, na provoz čerpadel a vyšší spotřeba vody. Je zde i riziko mechanického poškození zrna (Kosař a kol., 2000). Celkový počet náduvníků a jejich objem je určen kapacitou úseku klíčení a hvozdění a postupem máčení. Dnes se staví máčírny obvykle dvoudenní, nejlépe přepouštěcí. Teorie máčení K máčení se používá čistá voda, maximální tvrdosti do 35 N, neutrální reakce. Nevhodné jsou vody s velkým obsahem organických látek, sloučenin Fe a Mn. Biologická čistota vody nemá prakticky význam pro značné znečistění ječmene. Příjem vody ječmenem je závislý na době máčení, teplotě vody, době odležení ječmene, pohybu zrna ve vodě, velikosti zrna, odrůdě ječmene a také ročníku. Nejvýznamněji rychlost příjmu vody ovlivňují teplota vody, velikost zrna, struktura zrna a provětrávání ječmene. Teplota vody - teplota máčecí vody má rozhodující vliv na rychlost příjmu vody. Čím je voda teplejší, tím je rychlejší příjem vody, neboť hydratace koloidů je rychlejší a se zvyšující se teplotou se snižuje viskozita vody. 19

19 Velikost zrna - ovlivňuje významně rychlost příjmu vody. Proto je nutné, aby byly zpracovávány ječmeny vytříděné. Jen velikostně stejné obilky mají předpoklad ke stejně rychlému příjmu vody. Čím je zrno větší, tím pomaleji přijímá vodu. Struktura zrna - na příjem vody do zrna má vliv i struktura a složení zrna. Tyto vlastnosti zrna jsou výrazně ovlivněny klimatickými podmínkami každého ročníku. Je proto velký rozdíl v kvalitě zrna vyprodukovaného v suchém nebo vlhkém ročníku. Zrno z ročníku suchého má polosklovitý až sklovitý endosperm, většinou i vyšší obsah bílkovin, což kompletně negativně ovlivňuje příjem vody. Zrna moučnatá přijímají vodu rychleji, stejně jako ječmen s nižším obsahem bílkovin. Není zanedbatelný ani vliv odrůdy. Vliv kyslíku a oxidu uhličitého - s příjmem vody se zahájí i intenzivnější dýchání ječmene a tím i větší spotřeba kyslíku. Pokud není ječmen provětráván a není zaručen přívod kyslíku tak dochází k intramolekulárnímu dýchání, které v extremních případech může vést až poškození nebo i k umrtvení embrya zrna. Dýchání zrna lze zjednodušeně vyjádřit následující rovnicí: C 6 H 12 O O CO H 2 O kj Počet molekul vzniklého CO 2 se rovná počtu molekul spotřebovaného O 2. Tento poměr se nazývá dýchacím (respiračním koeficientem) a má hodnotu "1". V případě vyšší hodnoty se jedná o intramolekulárním dýchání, což lze znázornit následující rovnicí. C 6 H 12 O CO C 2 H 5 OH kj a vznikající etanol je pro embryo toxický (Prokeš, 2006). Technologie máčení: Při máčení lze využít různé technologie: vzdušné máčení, záplavové máčení, opakované máčení, sprchové máčení, klasické máčení. 20

20 Po máčení se zrno transportuje na klíčidla (tzv. vymáčení ječmene). Rozlišují se dva základní způsoby vymáčení ječmene: bez vody (suchá vymáčka) v klasických humnových sladovnách, s vodou (mokrá vymáčka) v moderních pneumatických systémech sladovaní Klíčení ječmene Cílem sladařského klíčení je aktivace a syntéza enzymů, docílení požadovaného rozluštění (vnitřní přeměny) zrna při minimálních nákladech a únosných sladovacích ztrátách. Reservní látky, obsažené v zrně jsou při skladování a před zahájením sladovacího procesu ve stabilní, vysokomolekulární formě. Činností vlastních enzymů zrna, aktivovaných pomocí vody dojde k jejich odbourávání (rozluštění) na rozpustné nízkomolekulární produkty (Prokeš, 2006). Typy sladovadel Sladovací zařízení lze rozdělit na klasická a pneumatická. Do klasických sladoven řadíme humna. Systémy pneumatické rozdělujeme na bubnové, skříňové a věže. Z těchto typů je u nás velmi rozšířená Saladinova skříň. Teorie klíčení V průběhu klíčení probíhá tvorba enzymů, přeměna látek, růstové změny a projevy růstu. Nejdůležitějším procesem při klíčení a současně při sladování, je nová tvorba a aktivace enzymů. Nárůst aktivity, resp. syntéza nových enzymů, je iniciován prostřednictvím činnosti fytohormonů. Nové volné aminokyseliny a nové enzymy vznikají v aleuronové vrstvě. Nejprve vzniká β-glukanasa, poté α-amylasa a proteasy. Enzym β-amylasa není tvořen v aleuronu, nýbrž volně v endospermu. Podmínkou pro syntézu nových enzymů a k nárůstu aktivity stávajících enzymů je zajištění dostatečného množství metabolické energie. Ta je získávána oxidačním odbouráváním zásobních látek. Jelikož oba procesy dýchání i nárůst enzymové aktivity probíhají současně, je zřejmé, že dostatek kyslíku v průběhu máčení a v počátečním stadiu klíčení vede k výrobě vysoce enzymatických sladů (Kosař a kol., 2000). 21

21 Nejdůležitějšími enzymy sladu jsou amylasy a s jejich pomocí mohou být později odbourány škroby při rmutování. α-amylasa není v ječmeni přítomna. Největší množství tohoto enzymu se tvoří od druhého do čtvrtého dne klíčení. Pro výrobu velmi enzymaticky bohatých sladů, např. pro zpracování velkých množství škrobu v lihovarech, se proto nechává slad velmi dlouho klíčit, přičemž obsah α-amylasy se nadále zvyšuje. β-amylasa je přítomna v malém množství již v ječném zrnu. Po přechodné malé ztrátě v prvním dni klíčení se její množství od druhého a třetího dne dále zvyšuje. Tvorba β-amylasy je bezprostředně spojena s dýcháním v prvním dni klíčení. Proto je pro její tvorbu důležité dostatečné provětrávání již v první fázi klíčení. Množství amylas vzniklých při klíčení je závislé na mnoha faktorech: Odrůda a klimatické podmínky ročníku. Vyšší obsah vody v zeleném sladu zvyšuje množství amylas. Studené vedení klíčení dává vždy vyšší hodnoty amylas. Vyšší teploty při máčení a klíčení jsou příznivé pro činnost enzymů, ale celkové vzniklé množství enzymů je menší. Během klíčení neprobíhá jen tvorba a zvýšení obsahu enzymů, ale i nízkomolekulární produkty štěpení jsou za součinnosti enzymů v omezeném množství spotřebovány pro výživu zárodku a pro výstavbu nových buněk kořínků a klíčku. Tyto látky jsou ovšem pro sladaře nevratně ztraceny. Uměním sladaře je, že dokáže proces dýchání, vnitřní přeměnu zrna a současně výstavbu nových buněk řídit v požadovaných mezích. Z látkových přeměn zajímají sladaře zvláště procesy, které se označují celkově jako rozluštění (rozštěpení vysokomolekulárních látek na jejich štěpné produkty). Jedná se především o rozrušení buněčných stěn a následně o rozštěpení škrobových zrn a bílkovinných řetězců (Kosař a kol., 2000) Škrob je zdrojem energie pro zárodek a během sladování je asi 5 6 % škrobu odbouráno na cukry. Ve sladu je z cukrů přítomna glukosa, fruktosa, sacharosa a velmi málo maltosy, neboť je snadno prodýchána. Bílkoviny prodýchány nejsou, ale jsou využity k výstavbě nových tkání. Během klíčení je asi % bílkovin převedeno do rozpustné formy, přitom vznikají činností peptidas především nízkomolekulární sloučeniny (aminokyseliny a oligopeotidy). 22

22 Technologie klíčení Z hlediska teplotního průběhu rozeznáváme: Klíčení při konstantní teplotě teplota při klíčení je po celou dobu konstantní a může být nízká (např. při zpracovávání porostlých ječmenů), střední nebo vysoká, která se používá při zpracování vysokobílkovinných ječmenů. Klíčení při vzestupné teplotě teplota při klíčení se zvyšuje v průměru denně asi o 1 C. Tato technologie odpovídá přirozenému klíčení na humně a je méně energeticky náročná. Klíčení při sestupné teplotě teplota se od druhého dne postupně snižuje při současném zvyšování obsahu vody v zrnu. Klíčení při vzestupně-sestupné teplotě technologie sladování, při níž se vzájemně využívá zpočátku efektu zvýšení teploty k rychlejšímu nástupu klíčení, ve druhé polovině klíčení se postupným ochlazováním hromady dosáhne přijatelnějších sladovacích ztrát. Z hlediska hodnot teploty při klíčení rozeznáváme: Klíčení studené teplota nepřekročí 12 C. Klíčení při střední teplotě teplota se pohybuje v rozmezí C. Klíčení teplé při vyšší teplotě, která nepřesahuje 22 C (Kosař a kol., 2000) Sušení a hvozdění zeleného sladu Cílem hvozdění je snížení obsahu vody ve sladu pod 4 %, zastavení vegetačních pochodů při zachování požadované enzymové aktivity a vytvoření chuťových, barevných a oxidoredukčních látek, tvořících charakter sladu. Dosahuje se toho nejprve řízeným šetrným způsobem sušení v nadbytku vzduchu při teplotách C a v další fázi hvozděním ve slabém proudu horkého vzduchu při teplotách C u světlého a C u tmavého sladu. Tím se hvozdění liší od normálního sušení, které by jinak bylo dosažitelné rychleji a levněji, ale získaný slad a z něj vyrobené pivo by postrádaly požadované vlastnosti. Zelený slad má vysoký obsah vody a není na rozdíl od hotového sladu skladovatelný. Zařízení k hvozdění Zařízení, v němž se suší a hvozdí zelený slad, se nazývá hvozd. Dříve se stavěly hvozdy vícelískové, dnes převážně vysokovýkonné jednolískové hvozdy a ve světě i polokontinuální a kontinuální hvozdy pásové a šachtové. Hlavními 23

23 konstrukčními prvky hvozdů jsou vyhřívací system (topeniště, kalorifery, rekuperátory tepla), lísky (šachty), větrací system, regulační a ovládací prvky. Hvozdy lze dělit podle celé řady hledisek. Nejčastěji se rozdělují podle: uspořádání lísek na hvozdy horizontální a hvozdy vertikální; počtu a tvaru lísek na hvozdy s jednou, dvěma nebo třemi lískami; na hvozdy pravoúhlé nebo kruhové; zatížení lísek na hvozdy běžné, normální anebo hvozdy vysokovýkonné; způsobu a druhu ohřevu na hvozdy s přímým anebo nepřímým ohřevem; na hvozdy plynové, parní, horkovodní; plynulosti pracovního procesu na hvozdy pracující periodicky, polokontinuálně a kontinuálně. Teorie hvozdění Při sušení a hvozdění se rozeznávají z hlediska chemických a biochemických změn tři fáze: Růstová fáze obsah vody nad 20 %, teplota do 40 C, zrno je schopné dále klíčit (růst kořínků a střelky). Enzymová fáze obsah vody poklesl pod 20 %, teploty mezi 40 až 60 C, zastavení vegetačních procesů, ale pokračují enzymové reakce. Chemická fáze obsah vody pod 10 %, teploty nad 60 C, zastaveny enzymové reakce, probíhají chemické reakce vedoucí k tvorbě barevných a chuťových látek. Z hlediska biochemického je velmi důležitá změna enzymových aktivit během hvozdění. Ztráta aktivity enzymů je tím větší, čím více zrno obsahuje vody při vysokých teplotách v důsledku nesprávného průběhu hvozdění. Mění se zejména disperzita u vysokomolekulárních látek a nastává koagulace určitých frakcí, což má vliv na chuť, pěnivost a koloidní stabilitu piva. Důležité jsou změny enzymů odbourávajících škrob: obsah α-amylasy se během předsoušení zvyšuje až o 30 %, ale při dotahování klesá na původní hodnotu v zeleném sladu. β-amylasa je na teplotu citlivější a její obsah v hotovém sladu odpovídá pouze 40 až 50 % obsahu v zeleném sladu. 24

24 K nejdůležitějším reakcím při hvozdění patří tvorba chuťových (aromatických) a barevných (oxidoredukčních) látek. Tyto látky tvoří charakter sladu, jeho vůni, chuť, barvu a oxidoredukční schopnosti. Prvně jmenované látky vznikají při vyšších teplotách interakcemi štěpných produktů sacharidů a bílkovin, zejména monosacharidů a aminokyselin. Řada chemických reakcí, zvaných Maillardovy reakce, vede od výchozích hexos a aminokyselin přes několik meziproduktů nejprve k reduktonům a dále až k tvorbě melanoidinů. Bezdusíkaté barevné aromatické látky vznikají při hvozdění karamelizací sacharidických složek při termickém štěpení cukrů, enzymovou oxidací za vzniku melaninů a neenzymatickým hnědnutím (komplexy polyfenolů a železa). Pro dostatečnou tvorbu těchto látek je nezbytným předpokladem hluboké rozštěpení polysacharidů a bílkovin během klíčení ječmene. Melanoidiny, reduktony, melaniny, karamelizační produkty i ostatní barevné a aromatické látky mají koloidní charakter a chrání složky koloidních roztoků vůči změnám disperzity. Dále mají tyto látky oxidoredukční vlastnosti, čímž zlepšují koloidní stabilitu a nakonec svým zabarvením vytvářejí typickou barvu sladu a z něho vyrobeného piva (Prokeš, 2006) Odkličkování a skladování sladu Na hvozdění navazuje odkličování sladu, při němž se slad zbaví kořínků, poškozených zrn a prachu, současně se dochladí a potom se uskladní do sladových sil, ojediněle na sladové půdy. Odkličkování Odkličovačka je válec v němž na hřídeli jsou upevněny růžice s odkličovacími perutěmi. Jsou známy i odkličovačky, které místo perutí mají upravený šnekový dopravník. Perutě nebo šnek mají dvojí funkci ulamování květu a dopravu odkličovaného sladu k výpadu z odkličovačky. Sladový květ, rozdrcený slad a pluchy vypadávají perforovaným pláštěm do spodní části odkličovačky, horní část odkličovačky je odsávána a tak je slad zbavován prachu a zbytků kořínků. Odklíčený slad je automaticky vážen a uskladňován do manipulačního sila a teprve podle analytických rozborů je uskladněn do sil, výjimečně na sladové půdy. 25

25 Uskladnění sladu Čerstvě dohvozděný slad musí být dobře odklíčený, studený a suchý. Uskladňuje se na sladové půdy nebo do sil, kde se nechává 4 až 6 týdnů odležet (dozrát). Přitom se mírně zvýší vlhkost sladu, dochází ke zvláčnění pluchy a fyzikálněchemickým změnám v endospermu, které pak usnadňují zpracování v pivovaře. Neodleželý slad způsobuje při zpracování v pivovaře potíže při zcezování, kvašení a varní výtěžky jsou nižší. Jednotlivé partie odleženého sladu se míchají podle kvality a požadavků odběratelů a je dodáván buď do tuzemska a nebo i do zahraničí. Čistění a leštění sladu Před expedicí je nutno slad zbavit zbytků prachu, nečistot a oloupaných pluch. Čištění sladu se provádí na leštičce. Leštička se skládá ze dvou třídících válců s vysévacími síty. Síta jsou čištěna po obvodě válců silonovými kartáči, čímž se uvolní zbytky prachu, které ulpěly na sladových zrnech a do sběrných koryt propadává sladová krupice a jemné nečistoty. Rovnoměrně rozprostřený slad je dokonale zbaven veškerého prachu pomocí odsávacího ventilátoru. Vyčištěný a vyleštěný slad vypadává dvěma výpady umístěnými uprostřed stroje odkud je dopravován do expedičních sil. Expedice sladu Slad je dle požadavků odběratelů expedován volně ložený, pro menší a speciální odběratele pytlovaný. Pytlovaný slad je proti navlhnutí chráněn uvnitř pytle polyetylénovou vložkou. Slad je dopravován auty (na kratší vzdálenosti), speciálními železničními vagony, kontejnery a do zámoří lodní dopravou Výroba sladu ve sladovně Bernard Technické vybavení Máčírna 8 klasických náduvníků pro namáčku 14 t ječmene v jednom náduvníku. V náduvníku je možno odsávat CO 2 v průběhu vzdušné přestávky a provzdušňovat tlakovým vzduchem. Klíčírna humnová s celkovou plochou 4850 m 2 s možností doplňkového skrápění a podlahovým chlazením. Temperace větráním a převrstvováním maltomobilem. 26

26 Hvozd dvoulískový, obdelníkový (8 x 12 m). Sklad skladové kapacity na 2000 t ječmene a 1000 t sladu. Čistička 1 ks o výkonu 6 t/h. Odkličovačka 2 ks, jedna o výkonu 4 t/h. Pulírka 1 ks o výkonu 9 t/h Technologie výroby Příjem, čištění a skladování ječmene při příjmu se nejprve odebírá vzorek, který je kontrolován v laboratoři, kde musí splnit požadavky sladovny. Poté je auto zváženo, vysypáno do zásobního koše a přes čistící stolici putuje do hradí nebo sil. Máčení ječmene máčení je třídenní se třemi vodami (obvyklé délky namáček 5 hod., obvyklé délky vzdušných přestávek 17 hod.). Teplota máčecí vody je 12 C, teplota vzduchu je 18 C. Na konci namáčky je stupeň domočení 45 %. Klíčení ječmene klíčení probíhá 4 5 dny obvykle při 18 C. Na konci klíčení je stupeň domočení 44 %. Hvozdění ječmene celkový čas hvozdění je 36 hod. Regulace teploty mezi lískami je otevíráním studených tahů. Maximální teplota mezi lískami v závěru hvozdění je 55 C. Spodní líska náběh na teplotu vyhřívání je 5 hod., náběh na dotahovací teplotu je 8 hod. a dotahování při teplotě 85 C trvá 3 hodiny. Odkličkování a skladování odkličkování se provádí v odkličovačce odkud jde sladový květ v pytlích do skladu a hotový slad do sil odkud se dále expeduje. 27

27 3.3 Situace v ČR Ječmen jarní Vývoj pěstitelských ploch a výnosů Jarní ječmen je po ozimé pšenici nejrozšířenější a nejvýznamnější obilnina. Asi polovina vypěstovaného ječmene se používá pro výrobu sladu a zbytek se zkrmuje. V roce 2008 byla sklizňová plocha ha, což bylo nejnižší za poslední tři roky. Oproti roku 2007 to znamenalo pokles o 28,0 tis. ha (tj. o 7,6 %). Naopak výrazně lepší byly výnosy. V roce 2008 se z jednoho hektaru sklidilo 4,81t, zatímco v předešlém roce to bylo jen 3,7 t. Díky tomu se celková produkce jarního ječmene pohybovala kolem hranice 1,62 mil. tun, což je o 355,4 tis. t (tj. 27,5 %) více než ve sklizňovém roce 2007 a překonává to dokonce i produkci z roku 2006, kdy se sklízelo celkem na ha. Tab. 3 Osevní plochy a výnosy jarního ječmene ( ) Rok 1000ha t/ha Rok 1000ha t/ha , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,9 28

28 Graf 1 Osevní plochy jarního ječmene ( ) plocha (1000ha) rok Graf 2 Výnosy jarního ječmene ( ) výnos (t/ha) rok Výnos jarního ječmene v jednotlivých letech odráží agroekologické podmínky (průběh počasí, úroveň hnojení atd.), které panovaly v průběhu vegetace. Proto je každým rokem patrné značné kolísání výnosů. Pěstované odrůdy Hlavní podíl pěstovaných odrůd jarního ječmene pro výrobu sladu u nás patří čtyřem odrůdám. Z nich se za poslední dva roky vyrobylo více než 80 % sladu. Loni byl nejpěstovanější Sebastian těsně následovaný odrůdou Prestige (dohromady více než polovina množství z nakupovaných odrůd). Více než 20 % podíl dosáhly ještě 29

29 odrůdy Malz a Jersey. Významnější podíl mají ještě odrůdy Bojos (6,1 %) a Xanadu (4,9 %), které meziročně téměř zdvojnásobily objem mezi nakupovanými odrůdami. Naopak mírný pokles (na 2,3 %) v roce 2008 zaznamenala odrůda Tolar. Ročník 2008 V našich klimatických podmínkách začíná vegetace jarního ječmene v měsíci březnu a nejinak tomu bylo i v roce Pěstitelé během třetího měsíce zaseli asi 40 % porostů a do 10. dubna bylo založeny veškeré porosty této plodiny. Březen i duben byly teplotně i srážkově normální bez nějakých extrémních výkyvů. Zvlášť srážky společně s působením nižších teplot v závěru dubna jarnímu ječmeni prospěly. Porosty se vyrovnaly a následně dobře odnožily. V květnu bylo chladněji a díky tomu tlak chorob nebyl nějak výrazný. Naopak červen lze hodnotit jako teplotně nadnormální a naopak srážkově podnormální. Navíc byl přísun vláhy nevyrovnaný a porosty si i nadále udržely dobrý zdravotní stav. Ječmeny sklizené z nižších poloh (Haná a jižní Morava) jsou sladařsky velmi hodnotné. Mírně problematické jsou ječmeny sklizené ve vyšších polohách (Vysočina, západní Čechy aj.) a které byly zasaženy dešťovou vlnou během žní. Část těchto ječmenů je biologicky poškozená a nemají lesklý, slámově žlutý vzhled. Obecně však lze hodnotit letošní sklizeň jako základ sladařsky velmi kvalitního ročníku (Hezký, 2009). Kvalita ječmene je výsledkem komplexního pohledu a při respektování všech parametrů současně vyhovuje ze sklizně 2008 plných 40 % vzorků (v roce 2007 to bylo pouze 13 %). Po úpravě tříděním a při zachování jednotlivých parametrů dle ČSN vyhovuje 51,0 % vzorků. Předností tohoto sklizňového ročníku je, že byla dosažená velmi vysoká kvalita sladovnického ječmene, která byla především ovlivněna včasným termínem zasetí jarního ječmene, poměrně dlouhou vegetační dobou s velmi dobrým zdravotním stavem a velmi příznivým průběhem sklizně Sladařství a pivovarství Rok 2007 byl pro české sladařství i pivovarství nejlepším rokem v celé historii výroby piva na našem území. Podílel se na tom jak objem sladu vyprodukovaného českými sladovnami, tak i produkce pivovarů v České republice. 30

30 Sladařství Česká republika je díky pěstitelům jarního ječmene a sladařským provozům na našem území významným producentem a také vývozcem sladu. Za posledních deset let se struktura našeho sladařského průmyslu velmi výrazně změnila. V roce 1994 bylo na území ČR v činnosti celkem 71 sladoven, v současné době se slad vyrábí pouze v 36 sladovnách. Pro český pivovarský průmysl je velmi užitečné, že se zachovaly téměř všechny sladovací systémy, které našly širší uplatnění. Sládci mají možnost si vybrat slad vyrobený klasickou metodou na humnech nebo pneumaticky v bubnech, posuvných hromadách, Sladinových skříních, systému Lausmann či věžové sladovně. Všechny systémy mají přednosti i určité nevýhody. České sladovny z 98 % vyrábějí slad českého typu, zbytek tvoří mnichovský, diastatický, karamelový a barevný slad a dále menší množství pšeničného sladu. České sladovny zaznamenali v roce 2007 největší výrobou sladu v historii ČR, konkrétně tun. Ve srovnání s rokem 2006 je to o t (tj. 1,2 %) více. Ze 36 činných sladoven jsou největším producentem českého sladu obchodní sladovny sdružené ve společnosti Sladovny Soufflet ČR, a. s., se sladovnami v Nymburce, Kroměříži, Hodonicích, Prostějově a Litovli, jejichž výroba činila t (tj. 61 % produkce všech sladoven v ČR). Následují sladovny v Plzni a Nošovicích patřící pod Prazdroj, a. s., které vyrobily t sladu (tj. 21 % objemu sladu vyrobeného u nás). Třetí jsou Českomoravské sladovny, a. s., které vyrobily t sladu (tj. 5 % české výroby sladu). Tab. 4 Výroba sladu ( ) Rok Výroba (1000t) Rok Výroba (1000t)

31 Z celkové produkce bylo exportováno přibližně tun (43 %) do více než dvaceti zemí, což je třetí nejvyšší množství v historii. Dovozci českého sladu jsou vedle Polska (53,1 %), Rumunska (16 %), Německa (9,5 %) a dalších evropských států také Japonsko, Kuba, Vietnam nebo Srí Lanka. Graf 3 Výroba a vývoz sladu ( ) Pivovarnictví V roce 2007 vyprodukovaly české pivovary hl piva, což je nejvyšší výstav v dosavadní historii. Ve srovnání s rokem 2006 bylo vyrobeno o hl piva více, tedy o téměř 0,6 %. Z toho pro tuzemský trh činil výstav hl Nejvíce piva, tisíc hl, vyprodukovaly pivovary Plzeňského Prazdroje, a. s., s pivovary v Plzni, Velkých Popovicích a Nošovicích, jejichž výstav tvoří 44,8 % celkové produkce pivovarů v České republice. Následují Pivovary Staropramen, a. s., s pivovary v Praze na Smíchově a v Ostravě s produkcí hl, které tvoří 16,1 % českého výstavu piva, a třetí byl Budějovický Budvar, n. p., kde se uvařilo hl piva, a podíl na produkci českého pivovarství činí 6,3 %. Následují pivovary Starobrno, a. s., s pivovary v Brně a Znojmě, PMS Přerov s pivovary v Hanušovicích, Litovli a Přerově. 32

32 Graf 4 Výstav piva a počty činných pivovarů ( ) Podobně i vývoz českého piva byl rekordní a činil hl, což bylo ve srovnání s rokem 2006 o hl více, tedy nárůst téměř o 1,6 %. Nejvíce českého piva exportovaly pivovary Plzeňského Prazdroje, dále Pivovary Staropramenu a Budějovický Budvar. Až na malé výjimky všechny naše pivovary svou produkci exportují. Graf 5 Vývozy piva ( ) 33

33 3.4 Gushing V běžných pivech dosahuje koncentrace oxidu uhličitého 4 5 g/l, což představuje 200 % přesycení. Přesto tato piva po otevření obalu nevykazují za normálních okolností gushing. Dosud nejlepší vysvětlení tohoto jevu je tzv. hypotéza jader, která vychází z předpokladu, že tvorba bublinek CO 2 je možná buď při abnormálně vysokém přesycení nebo v přítomnosti částí či částeček ulpělých na stěnách lahve nebo vznášejících se v pivu. Existují různé názory na charakter těchto jader (části, částečky, zárodky), spouštějí samovolné uvolňování oxidu uhličitého, stává-li se jeho roztok přesyceným v okamžiku uvolnění přetlaku při otevření obalu (Čepička, 1993). Existují 3 typy jader Pevné hydrofobní částice Zbytky plynu adsorbované na složky piva Stabilizované mikrobublinky Poslední 2 typy sestávají z embryonálních bublinek a lze je považovat za bublinová jádra. U hydrofobních jader lze předpokládat usnadněnou tvorbu bublinek. Hydrofobní povrch může snadno zachycovat embryonální jádra, koncentrovat je a způsobovat jejich zvětšení. Při provádění experimentálních prací bylo zjištěno, že pivo při gushingu po třepání obsahovalo velké množství značně stabilních bublinek, které zůstávaly suspendovány v pivu po mnoho minut a působily jako jádra pro vznik gushingu. Zjištění, že zcela naplněné lahve nikdy nevykazují gushing a obchodní zkušenosti, že lahve uložené ve svislé poloze vykazují mnohem nižší gushing než lahve v horizontální poloze naznačují, že pro vznik gushingu je nezbytné vzniknutí bublin z hrdlového prostoru do piva (Amaha, 1973) Druhy gushingu Z hlediska frekvence výskytu gushingu rozeznáváme: sporadický gushing a epidemický gushing. Sporadický gushing - je zpravidla omezen na určitý pivovar a může být eliminován odstraněním nedostatků ve výrobním procesu. 34

34 Epidemický gushing - se vyskytuje obvykle v mnohem větším prostoru a ovlivňuje více pivovarů ve stejném časovém období. Tento typ je zřejmě vyvolán sezónně určitou abnormalitou v kvalitě sladů (Beattie, 1951). Výzkumná skupina pivovaru Carlsberg navrhla rozlišovat gushing z hlediska příčin vzniku na tzv. gushing primární a sekundární. Primární gushing - se vyskytuje periodicky a je ve vztahu s kvalitou sladu, což souvisí s mikrobiální kontaminací ječmene polními nebo skladištními plísněmi. Sekundární gushing - je způsoben chybami během výroby nebo chybným zacházením s pivem. Tento typ byl zaznamenán především u piv vyrobených z isomerovaných chmelových extraktů (Brenner, 1957) Faktory ovlivňující gushing Faktory ovlivňující gushing můžeme rozdělit na chemické a fyzikální. Fyzikálními faktory ovlivňující gushing: Tvar lahve Nečistoty v lahvích Pohyb Teplota Obsah oxidu uhličitého Obsah plynů v hrdlovém prostoru Chemickými faktory ovlivňující gushing: Detergenty Těžké kovy Izomerizované chmelové extrakty Šťavelan vápenytý Mikrobiální kontaminace ječmene a sladu Z obou těchto skupin faktorů představuje v současné době největší problém mikrobiální kontaminace ječmene a sladu. Ostatní faktory lze ovlivnit v pivovaru dodržováním správných technologií, a proto nejsou tak velkým problémem. 35

35 3.4.3 Mikrobiální kontaminace ječmene a sladu Takto vzniklý gushing se označuje jako primární a předejít mu lze jen správným výběrem partií ječmene a sladu (Kisor, 2006).. Většina ze zaznamenaných případů samovolného přepěňování piva byla zjištěna u ječmenů sklízených za nepříznivých klimatických podmínek a skladovaných v silech s vysokou vlhkostí. Ze studií mikroflory ječných zrn provedených v USA, Velké Británii, Dánsku a Japonsku vyplynulo, že ječná zrna jsou kontaminována půdními mikroorganismy Alternaria, Fusarium, Helminthosporium, Stemphylium, Cladosporium, Microdochium a dalšími. Během skladování začínají ale převládat skladovací mikroorganismy jako jsou Aspergillus, Penicillium, Rhizopus v závislosti na vlhkosti ječmene a prostředí. Přesvědčivý důkaz o vyvolávání gushingu mikroorganismy rostoucími na ječných zrnech podali američtí výzkumníci, kteří přidávali do sladovací vody při mikrosladovacích pokusech izoláty 97 mikroorganismů izolovaných z ječných zrn. Výsledky ukázaly, že některé kmeny Fusarium a Aspergillus způsobovaly změny v analytických hodnotách, jako vzestup rozpustného dusíku, vzestup aktivity α-amylasy, vzestup diastatické mohutnosti a pokles stability vazby. Z tohoto vyplývá, že gushing není způsobován Fusariemi jako takovými, ale je výsledkem iterakce mezi Fusariemi a klíčícím ječmenem (Sypecká, 2003). Byl také proveden mykologický výzkum, kde výzkumníci popsali 160 vzorků ječmene a pšenice. Zrna každého vzorku byla vystavena povrchové desinfekci, pak opláchnuta, osušena a inokulována 14 dní na kulturním médiu, které bylo vybráno z hlediska náklonnosti k tvoření konídií jakoukoliv přítomností plísní. Počet vzorků s negativním výsledkem gushingového testu, ve kterém byl zjištěn každý z detegovaných plísňových druhů bylo odečteno od počtu gushing pozitivních vzorků stejného druhu. Na základě takto spočtených odchylek byly stanoveny korelace mezi kontaminací odlišnými druhy plísní a pravděpodobností samovolného přepěňování. Hlavním druhem plísní v ječmeni ve spojení s gushingem piva byl zjištěn Fusarium graminearum a podřazenou roli zde hraje Fusarium avenaceum. Byly zmíněny i příčiny spojené s kontaminací plísní Alternaria alternata, ale pouze ve vzorcích bez plísně Fusarium graminearum. V roce 1993 a 1994 došlo k vážné epidemii plísní Fusarium na ječmeni produkovaném v Minesotě, Severní a Jižní Dakotě. Fusarium produkuje mykotoxiny, přičemž nejdůležitějším mykotoxinem byl stanoven deoxynilvalenol (DON), 36

36 přítomný na regionálním ječmeni v množství do 60 mg/g. DON je ve vodě rozpustný a je stabilní během sušení, vaření mladiny a extrahován do výsledné mladiny a piva. Slady připravené ze vzorků ječmene neobsahujících DON nezpůsobovaly gushing a 90 %vzorků obsahujících DON způsobovalo gushing (Laitila, 2007) Faktory vzniku gushingu z plísní Plísněmi napadený klíček obilky produkuje specifický polypeptid, způsobující gushing (jsou to především plísně rodu Fusarium, Aspergilus, Penicilium, Nigrospora a Rhizopus). Metabolity plísní (mykotoxiny) jsou spouštěči gushingu. Plísně jsou mikroorganismy, které řadíme do říše hub. Termín plísně se stal vžitým českým názvem pro vláknité mikroskopické houby, tzv. mikromycety. Některé druhy plísní jsou rozšířeny po celém světě. Velká morfologická rozmanitost a schopnost plísní přizpůsobit se nejrůznějším ekologickým podmínkám umožňuje jejich výskyt všude tam, kde existuje organická hmota. Spory plísní jsou jednobuněčné či vícebuněčné výtrusy sloužící k jejich rozmnožování a přežívání. Jsou přítomny v ovzduší, půdě, vodě, na povrchu živých a odumřelých organismů, na různých předmětech, v krmivech apod. Zvýšený výskyt spor či fragmentů houbových vláken v ovzduší závisí mimo jiné na klimatických podmínkách a na stupni porušení biologické rovnováhy v důsledku narušeného životního prostředí. Díky svému enzymatickému vybavení dokáží plísní snadno kontaminovat téměř jakýkoliv substrát, tedy i potraviny. Lze rozlišit 3 skupiny plísní: polní, přítomné v zrnu již při sklizni (Fusarium, Alternaria), skladištní ( Aspergillus), polní i skladištní (Penicillium). 37