MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE

Transkript

1 MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE BRNO 213 Bc. ONDŘEJ ŠTIKA

2 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky Vliv technologie vaření mladiny na průběh kvašení piva Diplomová práce Vedoucí práce: Ing. Josef Los, Ph.D. Vypracoval: Bc. Ondřej Štika Brno 213

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Vliv technologie vaření mladiny na průběh kvašení 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 Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne podpis diplomanta

4 Poděkování Autor práce děkuje za spolupráci a cenné připomínky vedoucímu práce Ing. Josefu Losovi, Ph.D., dále Ing. Tomášovi Gregorovi, Ph.D. za rady a spolupráci při vaření piva.

5 Název práce: Vliv technologie vaření mladiny na průběh kvašení piva Abstrakt: Tato práce se zabývá sledováním parametrů hlavního kvašení a dokvášení mladin získaných infuzním a dekokčním způsobem. Literární přehled je zaměřen na teorii vaření mladiny včetně cenové kalkulace vyrobených piv a jejím srovnáním s dostupnou literaturou. Pro experiment byla provedena analýza světlých, polotmavých a tmavých piv pomocí instrumentálních metod (pyknometrické stanovení původní stupňovitosti mladiny, dynamická viskozita sladiny, obsah sušiny v mlátu), dále byly sledovány základní pivovarské veličiny pomocí přístroje Fermentostar (stupeň prokvašení, objemový alkohol, zbytkový extrakt aj.) a výsledky se ověřovaly pomocí HPLC (rozbor cukrů v mladinách). Všechna piva prošla i senzorickým hodnocením. Klíčová slova: pivo, infuze, dekokce, mladina, kvašení, Fermentostar English: Influence of wort boiling technology for fermentation of beer Key words: beer, infusion, decoction, wort, fermentation, Fermentostar Abstrakt: This paper deals with characteristics of fermentation from wort obtained by infusion and decoction method. Literature review focuses on the theory of boiling wort including pricing of produced beer and their comparison with the available literature. For the experiment, an analysis was made of light, semi dark and dark beers with instrumental methods (pycnometric determination of original gravity wort, dynamic viscosity, solids in the spent grain), followed brewer's basic values measured by Fermentostar (degree of fermentation, alcohol volume, redisual extract, etc.) and the results were verified using HPLC devices. All beers also passed sensory evaluation.

6 OBSAH 1 ÚVOD CÍL PRÁCE PŘEHLED LITERATURY Technologie mletí sladu Vystírání a zapařování Postupy vystírání a zapařování Zařízení pro vystírání Rmutování Důležité teploty při rmutování Scezování sladiny a vyslazování mláta Chmelovar Chmelení Odrůdy chmele Chmelové výrobky Chlazení mladiny a odlučování kalů Kvašení piva Stadia hlavního kvašení Pivovarské kvasinky... 2 Kvasinky a stres... 2 Výhody a nevýhody minipivovarů Výrobní náklady na výrobu piva Výrobní náklady na pivo produkované v této diplomové práci Technologie minipivovarů Varní voda Technologie domovarnictví MATERIÁL A METODIKA Materiál Fermentostar HPLC Viskozita sladiny... 28

7 4.5 Původní stupňovitost mladiny Sušina mláto... 3 Senzorické hodnocení... 3 Metodika vaření piva Příprava vzorků Rmutování Chmelovar Receptury piv Hlavní kvašení, dokvášení VÝSLEDKY Fermentostar HPLC PSM Senzorické hodnocení Sušina mláto Viskozita sladiny Vliv vaření mladiny na průběh kvašení DISKUSE Dekokční postupy rmutování Infuzní postupy rmutování Vliv technologických parametrů a surovin na vlastnosti mladiny Efekt varního procesu na kvalitu piva Vliv teploty rmutování na vlastnosti sladiny Hodnocení ŽPČ z pivovarského hlediska Vliv skladování chmelových pelet na kvalitu piva ZÁVĚR LITERATURA SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK PŘÍLOHY Varné listy světlá piva Infuzní způsob... 57

8 Dekokční způsob Statistické vyhodnocení tabulky Grafické výstupy Fermentostar Grafické výstupy senzorické hodnocení... 72

9 1 ÚVOD Pivo je v naší zemi velmi populární nápoj a navíc dlouhá léta jsme na první příčce v jeho spotřebě (16 litrů na hlavu/rok). Trendem dneška jsou střední, malé pivovary a minipivovary. Ty totiž nabízí daleko kvalitnější produkty než velké pivovary, které mívají často sklon k unifikaci svých produktů. U malých pivovarů se setkáváme s oním pivovarským heslem Dej bůh štěstí, protože opravdu každá várka je jiná. Menší pivovary též dávají důraz na kvalitní suroviny, svoji tradiční technologii a rozvoj vztahů se zákazníkem. Oproti tomu velké pivovary dávají značné prostředky do reklamy, malé pivovary spíše spoléhají na znalost pivaře a jeho věrnost dané značce. Rozdíly jsou i v dostupnosti produktů: velké pivovarské značky se dají sehnat v každém supermarketu, ale piva z malých pivovarů jsou většinou dostupné jen v daném regionu. Malé pivovary se ale i přesto snaží dostat ze svých regionů, a postupně pronikají do různých koutů republiky. Příkladem může být Brno, kde je populární a dobře dostupné pivo z pivovaru Poutník Pelhřimov, i přes vzdálenost asi 12 km. Regionální pivovary jsou nejvíce dostupné kolem komína, což je oblast do 5 km od pivovaru. [1] Základním rozhodnutím ve výrobě piva je to, jakou technologií vyrábět: infuzně nebo dekokčně. Infuze je rozhodně jednodušší na vybavení, obsluhu, ale pivo vyrobené touto cestou není tak chlebnaté a plné jako pivo vyrobené dekokčním způsobem. Dekokce je však náročnější na vybavení, obsluhu, energii. V České republice převažuje dekokční způsob (zejména v malých pivovarech), ve velkých pivovarech není zcela jisté, zda používají dekokční výrobu piva, neboť infuze je méně pracná a finančně výhodnější. Důležité je, že chuťový rozdíl mezi rozdílným způsobem výroby piva není pro většinu spotřebitelů patrný. Kvašení piva může též probíhat rozdílně. Buď pivo projde klasicky přes spilku (hlavní kvašení) a následně do ležáckého sklepa (dokvášení), nebo kvasí celou dobu v jedné nádobě (CKT tanky hlavní kvašení a dokvášení probíhá společně). Klasický způsob převažuje většinou v malých pivovarech a CKT kvašení je spíše doménou velkých pivovarů. Cílem této diplomové práce je porovnat rozdíly v kvašení v závislosti na způsobu vaření mladiny. 9

10 2 CÍL PRÁCE 1. Popište používané technologické postupy při výrobě mladiny. 2. Popište použité laboratorní zařízení. 3. Navrhněte metodiku měření. 4. Proveďte základní pivovarnické analýzy s využitím přístroje Fermentostar. 5. Vyhodnoťte naměřené výsledky. 1

11 3 PŘEHLED LITERATURY 3.1 Technologie mletí sladu Mletí sladu představuje mechanický proces. Po rozemletí sladu nesmí šrot obsahovat žádná celá zrna. Jednotlivé podíly získané mletím mají rozdílné chemické složení a fyzikální i biochemické vlastnosti. [2] Složení šrotu výrazně ovlivňuje rmutování, scezování a varní výtěžek. V českých podmínkách je snaha o co nejmenší poškození pluchy a dobré vymletí endospermu. [3] Hlavní podíl extraktu sladiny, který se uvolňuje ve varním procesu do roztoku, pochází z endospermu sladového zrna. Endosperm obsahuje především škrob, dále dusíkaté látky, neškrobové polysacharidy a enzymy. Množství a složení extraktu získaného ve varním procesu z rozemletého sladu závisí na vlastnostech odrůdy ječmene, na rozluštění sladu, výsledku mletí a technologii přípravy mladiny. Špatně rozluštěné slady poskytují menší výtěžek extraktu a působí problémy při scezování sladiny a filtraci piva. [2] Často se stává, že se problémy s filtrací objevují jen kvůli zanedbání základních pivovarských pravidel, například pominutí změny kvality zpracovávaného sladu a úprav rmutovacího postupu. [4] Tuto ztrátu však lze částečně snížit jemnějším rozemletím, které podporuje rychlejší rozpouštění a uvolňování enzymů, nebo i opakovaným mletím. Mlecí stolice (šrotovníky) jsou umístěny v samostatných prostorách šrotoven v blízkosti varen. Není ovšem vhodné skladovat sladový šrot příliš dlouho po namletí hrozí riziko difuze vzdušného kyslíku. [2] Slad pro výrobu piva by měl pocházet z jedné odrůdy, případně směsi odrůd s podobnými genetickými vlastnostmi. [2] Pro pivovar má zpracování čisté odrůdy ječmene řadu výhod: zlepšení kvality piva, vyšší výtěžnost extraktu, vyrovnané kvašení, nižší spotřeba křemeliny pro filtraci piva. [3] 11

12 Čerstvé a navlhlé slady se přidávají do sypání v malých podílech. Slad bývá většinou uložený na půdách, případně silech a před mletím se přečistí na čističkách s vytřasadlem a síty. Základní postupy mletí jsou: [2] mletí sladu za sucha mletí s kondicionováním - zvlhčením sladu tlakovou vodou nebo párou před mletím mletí namočeného sladu (mletí za mokra) příprava velmi jemného moučnatého šrotu Nejvíce produkovanými slady jsou v České republice světlý slad a bavorský slad. 3.2 Vystírání a zapařování Cílem vystírání je dobře smíchat sladový šrot s varní vodou. Pro docílení dobrého varního výtěžku je potřebné dostat do roztoku maximální množství rozpustných látek. Množství rozpuštěných látek závisí na sypání (množství suroviny na várku) a na množství vody pro vystření. [2] Pro světlá piva se volí větší nálev, aby se získal řidší rmut. Jeho výhodou je, že při rmutování urychluje enzymové reakce, podporuje činnost amylolytických enzymů a rychlejší zcukření sladiny. Mladiny mají potom vyšší stupeň dosažitelného prokvašení, mláto zadržuje méně extraktu a spotřeba varní vody je nižší. Sladina je světlejší barvy, hotové pivo pak příjemnější chuti. [3] Pro tmavá piva je vhodné menší množství nálevu. Hustý rmut má vliv na delší působení proteolytických enzymů. Dekokční postup rmutování hustšího roztoku zvyšuje převod látek z pluch, procesy karamelizace cukrů, zvýšení barvy a lepší chuti. Mláto obsahuje více extraktu, ale pro docílení potřebné koncentrace mladiny je nutné použít větší množství vody na vyslazování. [2] Postupy vystírání a zapařování 1. Studené vystírání s teplotou vody pod 2 C, doporučuje se pro zpracování špatně rozluštěných sladů. Tento postup podporuje začínající degradační procesy po zahřátí rmutu na teplotu 5 C. [2] 2. Teplé vystírání s teplotou vody C, vhodné pro dobře rozluštěné slady s následným dekokčním rmutováním, tento postup je typický pro 12

13 výrobu tuzemských piv. Rozemleté části sladového zrna při této teplotě změknou a částečně se rozpustí. Teplota vystírky se zvýší na 5 až 52 C zapařováním (přidání vody o teplotě cca 8 C). [2] 3. Horké vystírání s teplotou vody 5 až 62 C, představuje postup vhodný pro přeluštěné slady. Při teplotě vystírky 5 C se degradují dusíkaté složky a fosforečnany. [2] Doba vystírání se dle použitého postupu pohybuje od 1 do 3 minut. [2] Zařízení pro vystírání Pro vystírání suchého nebo kondiciovaného sladového šrotu se používají vystírací nádoby, které slouží k míchání sladového šrotu s vodou, i k uchování dílčích rmutů po dobu rmutování. Většinou bývají vyrobeny z ocelového plechu, mědi, nerez oceli. Mezi základní vybavení patří: vystěradlo, míchadlo, párník, vypouštěcí otvor a zařízení pro měření a regulaci teploty. Při mokrém šrotování se vystírka realizuje již ve vlastním šrotovníku. [2] 3.3 Rmutování Cílem rmutování je rozštěpit a převést optimální podíl extraktu surovin do roztoku - hlavně zkvasitelných cukrů. Nejvýznamnějším procesem je štěpení škrobu na zkvasitelné sacharidy působením amylolytických enzymů. Pro rmutování se používají vyhřívané nádoby vyrobené obvykle z mědi nebo nerezu. K základnímu vybavení patří výkonné míchadlo, zařízení pro měření a regulaci teploty, měření výše hladiny, průzor a párník. Přítok díla je prováděn zdola. [2] Degradaci škrobu při rmutování ovlivňuje řada faktorů: vlastnosti odrůdy ječmene, kvalita sladu, složení varní vody, hustota rmutu, technologie rmutování a další. [3] Způsob rmutování ovlivňuje kvalitu mladiny i další proces výroby a základní charakteristické vlastnosti piva. Pivovary mají již své zavedené postupy, které se od sebe liší teplotami vystírky, rychlostmi vyhřívání a prodlevami při určitých teplotách. Obecně můžeme rmutování rozdělit na dekokční a infuzní. Dekokční postup je charakteristický postupným zahříváním jednoho až tří podílů rmutu na technologicky důležité teploty s následným povařováním těchto podílů. Při infuzním postupu nejsou podíly rmutu povařovány. [2] 13

14 3.3.1 Důležité teploty při rmutování a) kyselinotvorná teplota: v rozmezí C, podporuje rozpouštění látek extraktu a působení sladových enzymů v dalších fázích rmutování. [2] b) peptonizační teplota: mezi 45 5 C, realizována zapařováním vody o teplotě 8 C k vystírce provedené za nižší teploty (kolem 38 C). Tato teplota je významná při zpracování sladu s vyšším obsahem β glukanů. [2] c) nižší cukrotvorná teplota: 6 65 C, v roztoku se zvyšuje podíl redukujících cukrů. U sladů s nízkou aktivitou amylolytických enzymů se provádí několikaminutová prodleva. [2] d) vyšší cukrotvorná teplota: 7 75 C, důležitá pro optimální působení enzymu α amylasy. V rozsahu těchto teplot se drží prodleva až do doby dosažení jodnormální reakce, kdy po aplikaci na křídu roztok rmutu a jodu nezmodrá. U dobře rozluštěných sladů je dosaženo dokonalého zcukření do 1 minut. [2] e) odrmutovací teplota: v rozmezí 76 8 C. [2] 3.4 Scezování sladiny a vyslazování mláta Cílem je vyloužit extrakt zachycený na povrchu i uvnitř mláta. Nejdříve se oddělí předek (roztok obsahující extraktivní látky sladu) od zbytků mláta. Následuje vyluhování extraktu zbylého v mlátě horkou vodou vyslazování. Při větším množství použité vyslazovací vody pivovar sice získá více extraktu z mláta, ale bude mít pak větší náklady na energie pro odpaření vody při chmelovaru k docílení jím požadovaného extraktu mladiny. Získané výluhy (výstřelky), dávají po spojení s předkem celkový objem sladiny. Velkou roli v procesu scezování má: kvalita sladu, složení sladového šrotu, míra degradace vysokomolekulárních látek docílená při rmutování, teplotní podmínky a stav technologického zařízení pivovaru. Před scezováním probíhá 2 3 minut odpočinek díla, sedimentující pluchy a další tuhé částice vytváří filtrační vrstvu. Na konci odpočinku by barva sladiny měla být tmavá, rezavá barva znamená chybu při rmutování nebo použití nekvalitního sladu. [2] V posledních fázích vyslazování přecházejí do roztoku sloučeniny převážně pro kvalitu piva nežádoucí, vyluhované především z pluch: polyfenoly, hořké látky sladu, lipidové složky, minerální látky včetně křemičitanů apod. Doba vyslazování je 9 12 minut při spotřebě vody 4 5 hl na tunu sypání. [3] 14

15 Pro scezování jsou nejvíce používány scezovací varní nádoby a sladinové filtry různé konstrukce. Sladinový filtr je vhodnější pro slady alternativní. [5] 3.5 Chmelovar Při vaření sladiny s chmelem probíhá řada fyzikálně - chemických změn, které stabilizují koncentraci a složení mladiny. Výsledek chmelovaru se promítá do složení mladiny, ovlivňuje další technologický postup a vlastnosti piva. [2] Chmelovar ovlivňuje koncentraci aromatických látek v mladině. [6] Cílem je: [2] odpařit přebytečnou vodu a těkavé látky (chmelové silice, oxidační produkty) docílit požadovaného obsahu extraktu mladiny sterilovat mladinu a zabránit rozšíření potenciální infekce z vody, sladu, chmele a technologického zařízení rozpustit a izomerovat hořké látky chmele, především α hořké kyseliny snížit hodnotu ph Jednou z nejdůležitějších funkcí varu mladiny je srážení bílkovin. [7] Při varním procesu přechází látky z kapalného skupenství do plynného, přičemž část látek unikne ven a část se opět vrátí zpět. Jedná se tedy o separační proces, malou změnou lze významně ovlivnit chuťové vlastnosti finálního výrobku. [8] Chmelení Chmelení se provádí v jedné, dvou nebo třech dávkách. Časové rozložení dávkování chmele závisí na typu vyráběného piva. Piva s nižší hořkostí a slabším chmelovým aroma jsou chmelena obvykle jednou dávkou chmele po začátku chmelovaru, piva s vyšší hořkostí a silnějším chmelovým aroma jsou chmelena dvěma až třemi dávkami chmele. Tmavá piva jsou chmelena méně, chmelení piv speciálních závisí na typu výrobku a zvyklostech výroby. [3] V současnosti se dávka chmele stanovuje podle obsahu α hořkých kyselin v dané odrůdě chmele. Při určování dávky α hořkých kyselin na várku se vychází z požadovaného obsahu izosloučenin v produkovaném pivu (u výčepních piv se hodnota pohybuje v rozsahu mg l -1, u ležáků v rozmezí mg l -1 ). Výtěžnost 15

16 hořkých látek kolísá v průměru od 25 do 35 %, svůj vliv mají také technologické podmínky (krátký chmelovar, intenzivní chlazení mladiny, teplé kvašení, dlouhé dokvašování, technologie pivovaru). [2] Pro rozpuštění a izomeraci α hořkých kyselin je dostačující doba 9 až 12 minut. V běžné pivovarské praxi se nejdříve dávkují vysokoobsažné chmele a jemné aromatické chmele se přidávají až na konec varu. [2] Chmel přináší do mladiny a piva více než jen α hořké kyseliny. Další hořčící sloučeniny (pryskyřice) rovněž přispívají k hořkosti, ale také způsobují její více zaoblený charakter. V tomto ohledu jsou tedy aromatické odrůdy vhodnější než hořké chmele. [9] Chmel obsahuje i látky, které mají vliv na jeho zpracování ve výrobním procesu. Patří k nim dusičnany, rezidua postřikových látek a těžké kovy. [3] Přes rostoucí globální výrobu se používá již několik let méně chmele na hl piva, průměrná úroveň iso α kyselin se pohybuje u evropských piv v rozmezí mg l -1, mg l -1 u ruských a japonských piv, thajská a vietnamská piva 19 mg l -1, africká a australská: mg l -1, americká a čínská: 7 9 mg l -1. [1] Hořkost piva se měří ve dvou jednotkách: IBU (stanovené Americkým sdružením pivovarských chemiků) a EBU (stanovené Evropskou pivovarskou konvencí). [11] Tyto jednotky by se od sebe neměli příliš lišit, rozdíl mezi nimi spočívá v jiném systému stanovení hořkosti. [12] Jedna IBU jednotka je rovna 1 miligramu iso α hořkých kyselin na jeden litr piva. Obě jednotky jsou stanoveny výpočtem, není zde žádný subjektivní vliv. Technický limit je 1 IBU, nejméně hořká piva mají IBU kolem 5. Například v Německu jsou piva pod 5 jednotek IBU zakázána. Výjimkou nejsou ani piva typu IPA (India Pale Ale) s hořkostí nad 1. [11] Subjektivní vnímání hořkosti klesá se stupňovitostí piva. Silná piva mohou mít více jednotek IBU, ale zvláště hořká nebudou. U světlých českých ležáků se hodnota hořkosti pohybuje od IBU. Většina značek na našem trhu se blíží k spodní hodnotě, pivo Pilsner Urquell má 34 jednotek IBU. [13] 16

17 Senzorická hořkost piva je ovlivněna obsahem iso α hořkých kyselin, ale i dalšími produkty změn hořkých kyselin a další složky piva. Hořkost vykazuje různé chuťové odstíny. Kromě vytváření senzorické hořkosti jsou iso α hořké kyseliny potřebné pro vznik a stabilitu pivní pěny. Další frakce chmelových pryskyřic přispívají k lepší přilnavosti pěny k pivní sklenici a tím k její větší stabilitě. Izomerace iso α hořkých kyselin je chemicky velmi složitý proces, proto využití iso α hořkých kyselin při chmelovaru ve formě hlávkového chmele je relativně nízké. To vedlo výzkum k vývoji nových druhů chmelových přípravků (například chmelové extrakty). Příznivě je izomerace iso α hořkých kyselin ovlivňována intenzitou varu, při vyšším ph prostředí, koncentrací mladiny. [3] Odrůdy chmele Odrůdy chmele se obvykle dělí na jemné neboli aromatické, zastoupené hlavně žateckými odrůdami, mají příjemné chmelové aroma. Dále na hořké a vysokoobsažné s méně příznivým aroma, ale s vysokým obsahem pryskyřic (hlavně α hořkých kyselin). Podle zabarvení můžeme dělit chmelové odrůdy na červeňáky (žatecké odrůdy) a na zeleňáky (pěstovány spíše ve Spojeném království, USA a Austrálii). Dle doby zrání rozeznáváme odrůdy rané, polorané a pozdní. [3] Nejznámější českou odrůdou chmele je bezesporu žatecký poloraný červeňák. Patří do skupiny jemných aromatických chmelů a dává pivu jemné chmelové aroma bez vedlejších nepříjemných vůní. [14] Odrůda Sládek vznikla křížením, je charakteristická vysokým podílem β hořkých kyselin, je stěžejní pro druhé chmelení ležáků. [14] Premiant vznikl rovněž křížením, má vyšší obsah α hořkých kyselin, často používán pro druhé chmelení. Tato odrůda pozitivně ovlivňuje jemnost hořkosti piva. Mezi další české odrůdy patří: Agnus, Harmonie, Rubín, Bor. [14] 17

18 3.5.3 Chmelové výrobky V současné době se dají rozdělit na tři skupiny: výrobky připravené mechanickou úpravou hlávkového chmele do této skupiny řadíme mleté a granulované chmele (chmelové pelety). Tyto výrobky jsou svým charakterem nejblíže původními zpracovávanému chmelu. [3] výrobky připravené fyzikálními úpravami hlávkového chmele sem patří nemodifikované chmelové extrakty připravené pomocí různých rozpouštědel (ethanol, oxid uhličitý). [3] výrobky připravené chemickými úpravami zástupcem je chemicky upravený celý hlávkový chmel nebo jeho složky (nejčastěji iso α hořké kyseliny separované ve formě extraktu či výluhu). [3] Podle Drexler a kol. [15] má datum sklizně chmele vliv na chuťovou stabilitu piv. Piva vařená s později sklizeným chmelem měla lepší chuť. Hodnoty chmelového aroma klesaly s rostoucí skladovací teplotou a časem. Vliv na chuťový profil má i lokalita chmele. 3.6 Chlazení mladiny a odlučování kalů Vyrobená mladina se musí před zakvašením ochladit na zákvasnou teplotu. Při ochlazení se současně provzdušní a vyloučí se z ní hrubé i jemné kaly. Uvařená mladina má teplotu kolem 1 C a zchlazena by měla být na teplotu 5 6 C pro studené hlavní kvašení, 1-15 C pro zrychlené kvasné procesy a na C pro výrobu svrchně kvašených piv. Dochlazování mladiny na zákvasnou teplotu probíhá několika způsoby: na sprchovém chladiči, trubkovém chladiči, nejčastěji však v deskových chladičích. Doba odlučování kalů je od 2 do 3 minut. [2] 3.7 Kvašení piva Kvašení představuje řízenou přeměnu sacharidů na alkohol a CO 2. Během kvašení se tvoří chuťový charakter piva, který je ovlivňován nejen hlavními produkty kvašení, ale i obsahem vyšších alkoholů, esterů, ketonů, aldehydů, sloučenin síry a dalších. [3] Kvašení můžeme rozdělit na hlavní kvašení a dokvašování. Při hlavním kvašení se pomnoží kvasinky na potřebnou koncentraci a zkvasí podstatnou část využitelných látek v mladině, celková doba hlavního kvašení je 6 1 dní. Ke konci hlavního kvašení se 18

19 většina kvasnic oddělí, u spodního kvašení sedimentují kvasinky na dně nádob, u svrchního se vyplavují na hladinu kvasícího média. Dokvašování probíhá vždy pod mírným tlakem, pomalu dokvašuje zbylý extrakt, pivo se sytí oxidem uhličitým a získává senzoricky významné látky. Průběh kvašení je závislý na složení mladiny, druhu použitých kvasnic, teplotě kvašení, tlaku, objemu a tvaru nádob, atd. [3] Kvašení piva je přírodní okyselující proces, souvisí s vitalitou kvasnic. [16] Během kvašení se musí kvasinky rychle přizpůsobit tomuto prostředí, používají dostupný dusík pro syntézu proteinů v buňce a ostatních sloučenin. [17] Magnesium, zinek a vápník jsou prvky, které jsou zapojeny do regulace metabolické aktivity kvasnic a jiných procesů jako flokulace a rozdělení buněk. [18] Prostorem, kde hlavní kvašení probíhá je spilka, tato místnost musí být dobře větrána, aby se v ní nehromadil přebytečný CO 2, teplota se pohybuje mezi 5 1 C. Nejvhodnějším materiálem pro kvasné kádě je dnes nerez ocel, která je dobře sanitovatelná, a inertní vůči pivu. Objem kvasné kádě je nejčastěji od 2 do 5 hl. [3] Dokvášení probíhá v ležáckém sklepě, ležácké tanky bývají většinou z nerez oceli, hliníku, případně železobetonu. Objem tanků je od 1 do několika tisíc hl. Jsou to tlakové nádoby s pracovním přetlakem,1 až,2 MPa. Teplota v ležáckém sklepě je kolem -2 až +3 C, dobré větrání je taktéž důležité. Doba dokvašování se pohybuje u výčepních piv kolem 21 dnů, u ležáků od 3 do 6 dnů, u speciálů od 6 do 1 dnů. [3] Stadia hlavního kvašení 1. Zaprašování tvorba pěny na hladině po zakvašení vyvolaná vznikajícím CO 2. [2] 2. Nízké až vysoké bílé kroužky tvoří se v 24. až 4. hodině hlavního kvašení a postupně rostou. [2] 3. Vysoké hnědé kroužky jsou tvořeny během třetího až pátého dne kvašení. [2] 4. Propadání deky probíhá maximální sedimentace kvasnic, kroužky propadají a na hladině zůstává 2 až 3 cm tlustá tmavá vrstva pěny, nazývaná jako deka. Tato se musí včas stáhnout, protože látky, které obsahuje, mohou negativně ovlivnit hořkost mladého i hotového piva. [2] 19

20 3.7.2 Pivovarské kvasinky Nejužívanějším druhem je Saccharomyces cerevisiae. Kvasinky rozdělujeme na kvasinky spodního a kvasinky svrchního kvašení. Spodní pivovarské kvasinky Saccharomyces uvarum se používají při výrobě ležáků v teplotním rozmezí 7 15 C, sedimentace kvasnic probíhá na dně kvasné nádoby. Svrchní pivovarské kvasinky S. cerevisiae se používají při výrobě piv typu Ale a dalších, s teplotním rozmezím 18 až 22 C. Vynášení kvasnic je většinou do kvasné deky. Dávka kvasnic je asi,5 litru hustých kvasnic na 1 hl mladiny. [2] Před vlastním naočkováním je třeba kvasnice provzdušnit. Cílem zakvašování/provzdušňování je distribuce kvasinek do celého objemu zchlazené mladiny a zvýšení obsahu rozpuštěného kyslíku tak, aby byl optimálně nastartován metabolismus kvasinek. [3] Nejčastější způsob dávkování je pomocí dávkovacího čerpadla, kvasnice se dávkují přímo do toku mladiny ve spílacím potrubí a přitom se mladina provzdušní sterilním vzduchem. [2] Kvalita násadních kvasnic zásadním způsobem ovlivňuje kvalitativní parametry piva. [19] Bakterie rodů Lactobacillus a Pediococcus, jsou považovány za nejvíce škodlivé pro růst a množení mikroorganismů v mladině a pivu. Druh Lactobacillus brevis je zodpovědný přibližně z 5 % za mikrobiální kvašení piva. Přítomností bakterie se zvyšuje obsah dextrinu a škrobu, prokvašení piva je hlubší. [2] Kvasinky a stres Většina operací při kvašení mladiny je pro kvasinky stresující. Stresy, jimiž jsou vystaveny, mají specifické odezvy projevující se v buněčném složení nebo adaptací jejich metabolismu na vnější podmínky. [19] Jak uvádí jiné číslo Kvasného průmyslu [21], tak při pivovarské výrobě jsou kvasinky vystaveny zejména stresům technologickým a přirozeným. Na kvasinky působí: změny teploty, koncentrace kyslíku, změny ph, hypo a hyperosmotický stres, hydrostatický a chemický stres (alkohol, sladové a chmelové fenolické látky, antimikrobiální látky sladu, náhražky (surogáty), přetlak CO 2, aj.) a změny v obsahu živin. Mezi další stresy patří například kyselé mytí (pro odstranění bakteriální 2

21 kontaminace) nebo hydrodynamický stres (způsobený odstřeďováním kvasnic). Vzhledem k neustálým požadavkům na snižování nákladů na provoz, může intenzita a spektrum stresových faktorů časem vzrůstat. Sigler a kolektiv [22] uvádí, že kvasinky čelí hydrostatickému tlaku při kvašení v cylindrokónických tancích (CKT). Během propagace musí kvasinky čelit oxidativnímu stresu. Chemický stres je způsoben některými látkami obsaženými v chmelu a sladu, a hromaděním toxických vedlejších produktů kvašení. Některé pivovary používají centrifugaci pro shromáždění neflokulentních kvasinek a vystavují je tak mechanickému stresu. Chladový šok prodělávají kvasinky na konci kvašení. Všechny tyto stresy ovlivňují metabolickou a reprodukční schopnost kvasinek a odrážejí se také v morfologických změnách. Používáním vysoce koncentrovaných mladin jsou kvasinky vystaveny působení vysokého osmotického tlaku, změnám v míře aerace (oxidativní šok), etanolovému stresu a dalším faktorům, které mají na buňky nepříznivý vliv. 3.8 Výhody a nevýhody minipivovarů Výhody: jednoduchá řídící struktura větší pružnost na trhu s pivem větší spektrum výroby, orientace na speciální piva nižší spotřební daň odváděná státu nepasterované lokální pivo Nevýhody: horší kvalita piva daná prudkým rozvojem oboru (neplatí vždy) nízký tržní podíl nevyzpytatelný růst cen energií vyšší poptávka u konzumentů po lahvovém pivu=menší útrata v restauraci Výrobní náklady na výrobu piva Společnost Brewia uvádí náklady na litr desetistupňového piva 6 Kč (při kapacitě 2 hl za rok), společnost Mini Brewery System uvádí náklady na litr dvanáctistupňového piva 7,37 Kč, bez udání kapacity pivovaru. Tyto uváděné náklady 21

22 lze považovat za podhodnocené, velmi záleží na velikosti výsledné produkce a průměrných fixních nákladech. Při veškerých personálních nákladech,5 mil. Kč na rok (hrubá měsíční mzda je Kč) a při celkové roční produkci 7 hl je průměrný personální náklad na jeden litr piva 7,14 Kč. Celkové provozní náklady na produkci litru desetistupňového piva byly vyčísleny na 13,15 Kč, dvanáctistupňového piva pak na 14,4 Kč. Rozdíl je dán množstvím použitých surovin, náklady na energii (delší doba kvašení a dokvašování) a v neposlední řadě vyšší spotřební daní (např. pokud by výše EPM byla mírně přes 1 a přes 12 %, tak se spotřební daň zvýší o celkem 11 2 Kč za rok). U piva prodávaného v PET lahvích je ještě výsledný náklad navýšen o 3,9 Kč. [23] 14 Počet minipivovarů Počet minipivovarů 2 Obr. 1 Vývoj počtu minipivovarů v ČR, zdroj: [23], vlastní odhad Na grafu je vidět stálá rostoucí tendence počtu minipivovarů v ČR. Otázkou je, kam až se počet minipivovarů bude vyvíjet, podle mého názoru je již trh minipivovary přesycen a spíše lze očekávat postupné uzavírání některých pivovarů. 22

23 3.9 Výrobní náklady na pivo produkované v této diplomové práci Tab. 1 Množství použitého sladu Vzorek Slad Množství na jednu várku (g) 2,3,4,5 Světlý 72 g 6,7,8,9 Světlý/Karamelový 396/324 1,11,12,13 Bavorský/Karamelový/Světlý/Barvící 396/144/144/36 Tab. 1 uvádí potřebné množství na jednu várku v gramech u jednotlivých piv. Potřeba vody na jednu várku byla neustále stejná (7 litrů), stejně tak i chmele (12 gramů). Tab. 2 Cena surovin Suroviny Cena tržní Slad Barvící 4 (Kč.kg -1 ) Slad Bavorský 3,66 (Kč.kg -1 ) Slad Karamelový 33 (Kč.kg -1 ) Slad světlý 22 (Kč.kg -1 ) Voda 67,61 (Kč.m -3 ) Chmel 22 (Kč.5 g -1 ) Tab. 2 prezentuje tržní cenu jednotlivých surovin. Ceny sladů (kromě bavorského) a chmele vychází z webu Vyškovského pivovaru [24]. Cena bavorského sladu pak z eshopu Pivoteka.cz [25]. Cena vody je určena ze stránek Brněnských vodáren a kanalizací [26]. Objem jedné várky pro tuto DP činil 4 litry mladiny, odpar vody při vaření byl kolem 2 3 litrů vody. Tab. 3 Celková cena piva Pivo Celková cena na várku Celková cena na litr (Kč) (Kč) Světlé 21,59 5,39 Polotmavé 25,16 6,29 Tmavé 27,25 6,81 Z Tab. 3 vyplývá, že nejlevněji vychází várka u světlého piva, o něco dráž u piva polotmavého a nejdráž u tmavého piva. Rozdíl je způsoben cenami sladů. V celkové ceně piva nejsou kalkulovány kvasnice (použity kvasnice ze školního 23

24 minipivovaru) a cena elektrické energie. Jak ale uvádí VÚPS [27] cena 1 litru hustých násadních kvasnic nulté generace je 195 Kč. Navíc technologie v minipivovaru je zcela odlišná od metody realizované v této práci, minipivovar dělá větší várky (od 1 hektolitru versus 4 litry v tomto experimentu), má náklady na zaměstnance, sanitaci zařízení, pořízení KEG sudů, aj. 3.1 Technologie minipivovarů Historie restauračních pivovarů začíná překvapivě v USA, kde mělo domácí vaření piva svoji tradici. Klíčový je rok 1976, malý pivovar v Kalifornii se dobře zavedl a trend vyrábět pivo pro sebe či restauraci se rychle rozbíhá. Začátkem 8. let bylo ve Spojených státech malých pivovarů již několik set, trend se přenesl postupně do Evropy (zprvu Německo) a v devadesátých letech i k nám. [28] Technologie výroby piva je u malých pivovarů v podstatě shodná s výrobou ve velkých pivovarech. Podstatný rozdíl je v tom, že piva jsou nefiltrovaná, nepasterizovaná a spotřebovaná většinou v místě výroby. Materiál strojního zařízení je většinou nerez ocel. Slad se dodává pytlovaný, chmel většinou ve formě pelet nebo extraktu. [28] Varna je zpravidla dvounádobová, z nerez oceli, pro estetické účely může být potažena mědí, nejčastějším objemy jsou 1, 3, 5, 1 hl. Problémem těchto varen jsou emise brýdových par, proto jsou tyto páry odváděny ve zvláštní trubce do kanalizace. [28] Míchání díla je u rmutomladinové pánve zajištěno čerpadlem, otop topným dnem včetně otopného prstence. Její součástí je odstředivé čerpadlo z nerez oceli, které se používá pro rmuty, sladinu a mladinu. [29] Chlazení mladiny je v minipivovarech zajištěno deskovým chladičem, ve kterém se mladina zchladí z 96 C na zákvasnou teplotu 7 C. Várka by měla být zchlazena za 4 minut, součástí chlazení je i provzdušňovač mladiny, který slouží k zvýšení obsahu O 2 v mladině. [29] Kvasné kádě mohou být otevřené (atraktivní pro návštěvníky) nebo uzavřené (nehrozí potencionální mikrobiální kontaminace od návštěvníků). [28] 24

25 3.1.1 Varní voda Voda samotná představuje zředěný roztok solí, rozpuštěných plynů a suspendované organické a anorganické látky. Dělí se na povrchovou a spodní vodu. Spodní voda je získávána ze studní nebo pramenů, má vyšší obsah iontů a rozpuštěných plynů, nižší obsah mikroorganismů. Povrchová voda je získávána z řek, jezer, přehrad a rybníků. Obsahuje částice nerozpustných zemin, organické a anorganické látky, mikroorganismy. [28] Pro posuzování kvality vody pro varní účely je důležitá její tvrdost (tvořená obsahem iontů kovů alkalických zemin, hlavně vápníku a hořčíku). Tvrdost vody je stálá (tvořena vápenatými nebo hořečnatými solemi) nebo přechodná (tvořena hydrogenuhličitany). Voda vhodná pro pivovarské účely musí mít parametry pitné vody a samozřejmě vyhovovat potřebné legislativě. Pro světlá piva je ideální měkká voda s přechodnou tvrdostí a malým podílem hořčíku. Varní voda by rozhodně neměla obsahovat alkalické uhličitany, chlor, větší množství železa, manganu a dusičnanů. Voda při vaření pro účely této diplomové práce splňovala parametry pro pitnou vodu, byla odebírána ze standartního vodovodního řadu. [28] Obecně se dá říct, že pro výrobu světlých piv se hodí více voda měkká, pro tmavá piva voda tvrdá. [3] 3.11 Technologie domovarnictví Pivo v domácích podmínkách můžeme vyrábět klasicky, nebo z mladinového koncentrátu, případně použít sladový výtažek. Mladinový koncentrát je zahuštěná mladina, které se rozředí a naočkuje kvasnicemi. Výroba piva ze sladového výtažku je o něco náročnější (musí proběhnout chmelovar). Pomůcky: hrnec, míchadlo, hadička pro čerpání mladiny do spilky, hustoměr. Chlazení mladiny probíhá samovolně (velké riziko mikrobiální kontaminace), nebo pomocí nerezového/měděného šneku, ponořením do ledové vody nebo pomocí protiproudého deskového chladiče. Mladinu je nutno zchladit na 2 C (pro svrchní kvašení) nebo na 1 C pro spodní kvašení. [31] Výroba klasickou cestou představuje výrobu tradičními metodami, s použitím klasických surovin a je technologicky i technicky nejnáročnější. Pomůcky: šrotovník na 25

26 slad, hrnec, naběračka, míchadlo, teploměr, sítko, kvasná nádoba, hadička na stáčení mladiny, hustoměr. [32] Důležitá je při domácím vaření důsledná dezinfekce všech pomůcek a nádob pro výrobu piva. Zásadní je otázka jaký typ kvašení zvolit: při svrchním kvašení kvasinky pracují při teplotě C a není potřeba žádná studená místnost. Navíc pivo připravené za pomoci svrchního kvašení se lépe skladuje, má delší dobu použitelnosti (přibližně 1 rok a více), a je chuťově pestřejší. Při spodním kvašení naopak potřebujeme dobré chlazení, pivo není tak chuťově pestré a musí se rychleji spotřebovat. Kvasnice mohou být sušené nebo tekuté. [33] 26

27 4 MATERIÁL A METODIKA 4.1 Materiál Příprava vzorků probíhala v měsících říjen 211 únor 212 v pavilonu N, na plotýnkovém vařiči nebo ve rmutovací soupravě (záviselo na technologickém způsobu výroby piva). Pomůcky pro výrobu piva byly rovněž ze zdrojů Ústavu technologie potravin. Slad byl ze sladovny v Rajhradě, kvasnice většinou z pivovaru Starobrno (v tekuté podobě), chmel odrůdy Sládek. Očkování kvasnicemi bylo vždy následující den, po zchlazení mladiny a dle potřeby očkováno buď ve školním pivovaru, nebo v pavilonu N. Poté bylo pivo ve skleněné nádobě uloženo do lednice vytemperované na teplotu 7 C, kde 7 dní probíhalo hlavní kvašení. Následně bylo pivo přelito do plastových lahví a opět uloženo do lednice, kde probíhalo dokvášení (přibližně tři týdny). U všech vyrobených piv byla provedena analýza pomocí přístroje Fermentostar, analýza přístrojem HPLC, stanovena viskozita sladiny, sušina mláta a senzorické vyhodnocení. 4.2 Fermentostar Přístroj umožňuje rychlé měření veličin pro analýzu piva. Pro potřeby této diplomové práce jsme se zaměřili na: hmotnostní alkohol (%), objemový alkohol (%), původní stupňovitost mladiny (%), skutečný extrakt (%), zdánlivý extrakt (%), stupeň prokvašení (%) a bod mrznutí ( C). Analýza probíhala vždy ve školním minipivovaru, kde je Fermentostar umístěn. Měření začínalo den po zaočkování mladiny. Obvykle se měřilo v pondělí, středu a pátek a to opakovaně až do doby než bylo pivo senzoricky zhodnoceno. Průměrný počet měření na jednotlivé vzorky byl 1. Data byla zpracována do tabulek, ze dvou měření pro každý vzorek byl udělán aritmetický průměr, následovalo grafické vyjádření (viz Obr. 5 - Obr. 23). Výhodou přístroje (viz Obr. 4) jsou jeho relativně nízké provozní a pořizovací náklady, systém umožňuje až 2 rozdílných kalibrací pro jednotlivé produkty. Samotná analýza začíná nejdříve zapnutím přístroje, protože přibližně 2 hodiny trvá jeho kalibrace. Vzorek pro vlastní analýzu musí být zfiltrovaný, optimální objem je 2 ml. Analýze jednotlivých vzorků musí předcházet nulová kalibrace s destilovanou vodou. Po této kalibraci jsou již vzorky nasávány do dvou měřících buněk. 27

28 Modrá část pracuje na optickém principu, kdy pomocí turbidimetru je měřena nerozpustná část piva. Červená termální část měří při různých teplotách různé fyzikální veličiny, např. tepelnou vodivost, koeficient teplotní roztažnosti (hlavně alkohol), stlačitelnost a tepelnou kapacitu, aj. Výpočet je prováděn ve vestavěném procesoru, výsledek je zobrazen na displeji nebo vytisknut. Přesnost rozlišení jednotlivých měření je dle výrobce,1 pro všechny měřené veličiny. [34] 4.3 HPLC Vysokoúčinná kapalinová chromatografie patří mezi nejvíce rozšířené separační techniky běžně používané například v oblastech farmakologie, toxikologie, klinické analýzy, aj. Své místo má i při analýze potravin a piva. V průběhu rozvoje této metody došlo postupně k vývoji samotné technologie HPLC (pracuje při tlacích 4 MPa) a novinkou je metoda UPHLC (ultra účinná kapalinová chromatografie, operující při maximálních tlacích 1 MPa). [35] Odběr vzorků pro účely HPLC byl vždy po zchlazení mladiny, vzorky byly v plastových lahvičkách poté zamraženy v mrazničce na budově N. Vlastní analýza probíhala v dubnu 212 a to na pavilonu N, kde je HPLC analyzátor umístěn. Pro vyhodnocení analýzy HPLC byly vybrány tyto ukazatele: oligosacharóza, maltóza, glukóza, fruktóza, původní stupňovitost mladiny. Získaná data byla zpracována do tabulky (viz Tab. 8). 4.4 Viskozita sladiny Viskozita je mírou odporu kapaliny proti mechanickým deformačním silám. Viskozita pivovarských tekutin se nejčastěji stanovuje pomocí kuličkového Höpplerova viskozimetru. Orientačně informuje o stupni degradace hemicelulóz (zvláště β glukanů) a o předpokladu doby scezování ve varně. [36] Stanoví se z doby pádu standardní kuličky (ocel, sklo) mezi dvěma ryskami skleněné trubičky přesných rozměrů naplněné analyzovaným vzorkem. Vypočte se dynamická viskozita v mpa s, z které pak vyplývá, jak dobře je slad rozluštěn (viz str. 46). [36] Jak uvádí Basařová [2], snížením hladiny β glukanů, a tím snížení viskozity sladiny, lze docílit speciálním mletím na kladivovém mlýnu. Úpravou rmutování 28

29 s diferencovaným vystřením hrubých frakcí šrotu, které obsahují více β glukanů a propadu, při rozdílné teplotě s následným spojením oddělených vystírek při teplotě 45 C lze získat mladiny s nižší viskozitou. Získaná data byla zpracována do tabulky (viz Tab. 12). 4.5 Původní stupňovitost mladiny Určení hustoty mladiny probíhalo následující den. Všechna piva byla standardizována na stupňovitost 11 (dle platné legislativy ležák) pomocí výpočtu: Vzorec 1: % ě Vzorec 2: ) + m 1 objem mladiny po chmelovaru m 2 hmotnost vody c 1 původní extrakt mladiny (%) c 2 hmotnost vody c 3 plánovaná stupňovitost Příklad:!"#$% &'"% před zředěním vodou) (,*+,+ *-,,,,. 1, ,88% (původní stupňovitost mladiny ) , H 2 O, k naředění na 11% pivo.!"#$% &'"% stupňovitost) ((,(, *-,,,,. 1, ,18% (potřebná výsledná 29

30 Stanovení extraktu pyknometricky (určení hustoty mladiny) se provádí pomocí pyknometru (přímá metoda), a to zvážením pyknometru s destilovanou vodou vytemperovanou na 2 C a následně zvážením čiré mladiny při stejné teplotě (na 4 desetinná místa na analytických vahách). Podle vztahu je potom hustota: [36] 9':$';: <#=$'>:?@ ;!"#$'@ ρ= 9':$';: <#=$'>:?@ ; &'"'@ [g cm-3 ] Ve sladařských tabulkách [37] potom najdeme hodnotu odpovídající hustotě naší mladiny, vyjádřenou v hmotnostních %. Data původní stupňovitosti byla zpracována do tabulek (viz Tab. 1). 4.6 Sušina mláto Mláto po scezování bylo vždy zabaleno do mikrotenového sáčku a uloženo do mrazničky. Pro analýzu bylo v březnu 212 mláto rozmraženo a při konstantní teplotě 15 C sušeno 2 hodiny v sušící peci. Navážka činila 5 gramů. Po vysušení byly misky s mlátem zváženy, výpočtem proveden rozdíl mezi navážkou před sušením a po vysušení. Následně byly dopočítány skutečné hodnoty vlhkosti a sušiny u jednotlivých vzorků a zpracovány v tabulce (viz Tab. 11). 4.7 Senzorické hodnocení Senzorické hodnocení probíhalo v suterénu budovy Q, ve školním minipivovaru. Pivo bylo vždy hodnoceno přibližně po měsíci kvašení. Komise byla složena z: Tomáše Gregora, Josefa Lose, Ondřeje Štiky. Hodnocení piva bylo zaznamenáno do formulářů. Jako neutralizátor chuti mezi jednotlivými vzorky byl použit sýr Eidam 3 %, konzumní chléb a čistá kohoutková voda. Vzorky byly nalévány do předem omytých degustačních sklenic, objem pro každého hodnotitele byl 15 2 ml. U vzorků byly hodnoceny tyto znaky jakosti: vůně, cizí vůně, chuť, cizí chuť, plnost, říz, intenzita hořkosti, charakter hořkosti doznívání a celkový subjektivní dojem. Vzor senzorického formuláře je v příloze. Nejprve byly všechny výsledky zprůměrovány a pak seřazeny k jednotlivým pivům. Získané výsledky byly graficky zpracovány (viz Obr Obr. 34). 3

31 4.8 Metodika vaření piva Příprava vzorků Během října 211 února 212 byla uvařena následující škála piv (vše bylo pro správnou verifikaci výsledků vařeno 2krát): světlé pivo infuzním způsobem světlé pivo dekokčním způsobem polotmavé pivo infuzním způsobem polotmavé pivo dekokčním způsobem tmavé pivo infuzním způsobem tmavé dekokčním způsobem Rmutování Vzorky pro analýzy byly vařeny dle daného způsobu v laboratorní rmutovací soupravě (pro infuzní způsob) nebo pro způsob dekokční na jednoplotýnkovém vařiči, obé v budově N. Průměrný odpar činil,5 1 litr (záviselo na způsobu výroby). Z každého vaření byl zpracován varný list s přehledem o čase a teplotách, který je v příloze (viz str. 57) Dekokční způsob Navážka: 7 g sladu v 4 litrech vody vytemperované na 45 C. Vystírka: 45-5 C (1 min. výdrž) Poté 1/3 odebrat do vedlejší nádoby a ohřát na 62 C (2 min.), zvýšit na 72 C (2 minut), poté var (5 min.) Tato 1/3 se vrátí zpět k původnímu dílu (mezitím udržováno na teplotě 45-5 C a občas promíchat). Proběhne ohřev na 62 C a 1/3 se opět odebere do vedlejší nádoby a ohřeje na 72 C (2 min.), poté var (5 min.). Tato 1/3 se vrátí zpět k dílu (mezitím udržováno na teplotě 62 C a občas promíchat), proběhne ohřev na 72 C (4 min.) a následuje odrmutovací teplota 8 C (1 min.). Teplotní průběh dekokčního způsobu vaření znázorňuje Obr

32 Teplota [ C] Čas [min] hlavní dílo rmut Obr. 2 Teplotní diagram dekokční způsob Infuzní způsob Navážka: 6 g sladu v 35 ml vody vytemperované na 45 C. Kádinek se sladem a vodou bylo při prvním pokusu 6, poté byl počet zvýšen na 12. Teplotní průběh infuzního způsobu je znázorněn na Obr. 3. Použité technologické teploty při rmutování: 45 C (15 min. výdrž) 52 C (15 min. výdrž) 62 C (3 min. výdrž) 72 C (5 min. výdrž) 8 C (1 min. výdrž) 32

33 Teplota [ C] Čas [min] hlavní dílo Obr. 3 Teplotní diagram infuzní způsob Chmelovar Chmelovar probíhal 9 minut, s tím že: první dávka chmele byla při varu díla, další po 45 minutách a poslední dávka chmele byla přidána 1 minut před koncem chmelovaru. Dávka chmele byla 12 g na 4 litry sladiny, v poměru v poměru 1/3 1/3-1/3; hořkost chmele: 7 % α = výsledná hořkost všech piv byla v průměru 28 jednotek IBU. Chmelovar probíhal zpočátku s pokličkou pro urychlení varu. Nevýhodou bylo, že mladina občas nekontrolovatelně přetekla přes hrnec. Navíc chmelovar by měl být živý, spontánní, proto od vzorku 8 nebyla poklička používána. Průměrný odpar při chmelovaru činil přibližně,5 1 litr (s pokličkou i bez ní). Po zchlazení mladiny následoval odběr vzorku pro analýzu HPLC (viz Tab. 8) Receptury piv Tab. 4 Receptury piv Druh piva Celkové množství sladu [g] Poměr sladu [%] Světlé 72 g 1 Sv. Polotmavé 72 g 55 Sv., 45 Kar. Tmavé 72 g 55 Bav., 2 Sv.., 2 Kar., 5 Bar. 33

34 Tab. 4 ukazuje receptury piv vařených v této DP. Recepty vychází ze zkušeností sládka školního minipivovaru Františka Přikryla a učitele Tomáše Gregora. Vysvětlení použitých zkratek: Sv.=světlý slad, Kar.=karamelový slad, Bav.=bavorský slad, Bar.=barvící slad Hlavní kvašení, dokvášení Po zchlazení mladiny byla mladina následující den naplněna do skleněné nádoby a naočkována 1 g odstátých kvasnic (sušina přibližně 7%), poté byla mladina uložena do vytemperované lednice na teplotu 7 C. Analýzy pomocí přístroje Fermentostar (viz Obr. 5 - Obr. 23) probíhaly přibližně každý druhý den, primárně jsme se zaměřili na tyto údaje: PSM, stupeň prokvašení, obsah alkoholu, zbytkový extrakt. Po sedmi dnech bylo hlavní kvašení ukončeno, obsah ze skleněné nádoby byl přelit do dvou skleněných lahví o objemu,5 litru a jedné 1,5 litrové PET lahve. Postupem času bylo vypozorováno, že při působení kvasnic jsou skleněné lahve příliš nebezpečné pro otvírání (byl v nich velký tlak). Proto jsme od prosince 211 používali pro dokvášení lahve plastové. PET lahve mají velkou výhodu v možnosti vizuální kontroly dokvášení. Provzdušňování kvasnic probíhalo od vzorku 8, ale podstatný vliv na rychlost kvašení nemělo. 34

35 5 VÝSLEDKY V této tabulce jsou uvedena jednotlivá čísla přiřazená vařeným vzorkům. Tab. 5 Číselná označení vařených piv Vzorek Druh piva Způsob výroby Označení v DP 1 Bavorské Infuze B-I 2 Světlé Infuze S-I 3 Světlé Infuze S-I 4 Světlé Dekokce S-D 5 Světlé Dekokce S-D 6 Polotmavé Infuze P-I 7 Polotmavé Infuze P-I 8 Polotmavé Dekokce P-D 9 Polotmavé Dekokce P-D 1 Tmavé Infuze T-I 11 Tmavé Infuze T-I 12 Tmavé Dekokce T-D 13 Tmavé Dekokce T-D Tab. 5 vysvětluje přiřazené označení jednotlivým vzorkům. Vzorek 1 byl pouze zkušební, vzorky 2 13 byly již standartní. 5.1 Fermentostar Data z přístroje Fermentostar jsou zpracována v grafech (viz Obr. 5 - Obr. 23). První část grafů (viz Obr. 5 - Obr. 17) ukazuje vývoj sledovaných hodnot (hmotnostní, objemový alkohol, původní stupňovitost mladiny, skutečný, zdánlivý extrakt a bod mrznutí) v závislosti na čase. Druhá část grafů (viz Obr Obr. 23) porovnává mezi sebou stupeň prokvašení a objemový alkohol. 35

36 Tab. 6 Analýza sladů, zdroj: [38] Skutečný extrakt [%] Stupeň prokvašení [%] Objemový alkohol [%] Typ sladu PSM [%] Karamelový [5%] 11,8 3,7 69 5,3 Karamelový [15%] 11,7 3,6 69 5,3 Karamelový [3%] 11,8 4, Karamelový [5%] 12 5,3 56 4,5 Tab. 7 Analýza polotmavého piva DP PSM Vzorek [%] Skutečný extrakt [%] Stupeň prokvašení [%] Objemový alkohol [%] 6 11,255 3,97 8,625 4, ,325 4,9 79,86 4,76 8 8,955 3,79 73,85 3,43 9 1,93 4,24 77,285 4,42 V Tab. 6 jsou uvedeny různé poměry karamelového sladu použitých v práci autorů Coghe a kol. [38]. Toto se dá porovnat s polotmavým pivem, vařeným v této diplomové práci, kde poměr sladu karamelového byl 45 % a 55% tvořil slad světlý. Polotmavá piva vařená v této DP vykazují vyšší prokvašení ale menší objemový alkohol při nižší PSM, v porovnání s prací autorů Coghe a kol. [38]. Coghe a kol. nevysvětluje postup vaření, jak se měřily ukazatele, jak dlouho pivo leželo, aj. Uvádí však, že tmavé slady obsahují méně zkvasitelných cukrů v mladině vliv na následné kvašení. Tmavé slady mohou zlepšit stabilitu pěny a ovlivnit chuť piva. Citovaná práce [38] také používá různé karamelové slady (například Carafa), kdežto tato diplomová práce pracovala pouze s jedním, běžně dostupným typem sladu bez obchodního označení. 5.2 HPLC Pomocí HPLC jsme stanovovali zastoupení jednoduchých zkvasitelných cukrů a oligosacharidů v mladině. Jejich poměr by měl korelovat se zvolenou technologií rmutování. Při dekokčním způsobu rmutování, by mělo být zastoupeno více oligosacharidů [2, 42]. Z obsahu zkvasitelných cukrů lze stanovit i teoretický 36

37 hmotnostní obsah alkoholu. Měření pomocí HPLC (viz Tab. 8) prokázalo rozdíly mezi sumou sacharidů dělenou dvěma a skutečným obsahem hmotnostního alkoholu. Významné rozdíly byly jen u vzorků 11 a 12. Je důležité zdůraznit, že suma sacharidů pouze teoreticky předpovídá hmotnostní obsah alkoholu. Vysvětlivky k měřeným položkám: Fruktóza: fruktózu produkuje enzym glukózo - izomeráza z glukózy, v mladině jen stopové množství, které však kvasí. Glukóza: glukóza vzniká rozkladem maltózy, je jí méně jak maltózy. Maltóza: dominantní cukr v mladině. Oligosacharidy: obsah oligosacharidů, většinou tvořené dextriny a oligosacharidy 3-1 glukózových jednotek. Suma sacharidů: suma všech zkvasitelných oligosacharidů, z nich vzniká kvašením ethanol. Získá se sečtením maltózy, glukózy, fruktózy. Suma sacharidů/2: suma sacharidů podělená dvěma. Výsledkem je teoretický obsah hmotnostního alkoholu, druhá půlka podílu je obsah oxidu uhličitého. Tab. 8 Analýza HPLC DP Vzorek Oligosach. [g 1g -1 ] Maltóza [g 1g -1 ] Glukóza [g 1g -1 ] Fruktóza [g 1g -1 ] Suma sach. [g 1g -1 ] Sach/2 [g 1g -1 ] Ethanol dle fermentostar [g 1g -1 ] Rozdíl teoret. a skut. alkohol 2 3,9 4,2 2,5,19 6,89 3,45 3,62 -,18 4 4,6 4,1 2,4,8 6,58 3,29 3,13,16 5 4,17 3,9 2,7,16 6,76 3,38 3,34,4 6 4,16 4,3 2,6,18 7,8 3,54 3,74 -,2 7 3,99 4, 3,1,5 7,15 3,58 3,72 -,15 8 4,2 3,7 1,9,4 5,64 2,82 2,83 -,1 1 3,81 4,6 3,3,17 8,7 4,4 3,81, ,86 4,5 3,4,5 7,95 3,98 3,41, ,8 4,6 3,2,19 7,99 4, 3,5,5 13 3,83 4,3 3,4,7 7,77 3,89 3,77,12 37