www.projektsako.cz CHEMIE Pracovní list č. 12 žákovská verze Téma: Závislost rychlosti kvašení na teplotě Lektor: Mgr. Lenka Horutová Projekt: Student a konkurenceschopnost Reg. číslo: CZ.1.07/1.1.07/03.0075
Teorie: Ethanolové kvašení výroba piva Principem výroby piva jako alkoholického nápoje z obilí jsou dva procesy. Za prvé je to rozštěpení v obilných zrnech škrobu na jednoduché zkvasitelné cukry. Za druhé je to následné zkvašení těchto jednoduchých cukrů pomocí kvasinek. Nedílnou součástí výrobního procesu je smíchání surovin s vodou a tím převedení využitelných látek do vodného roztoku.základem pro výrobu piva je slad. Ten vzniká ve sladovně naklíčením obilných zrn a jejich šetrným usušením za určité teploty v závislosti na druhu sladu. Následuje přesun suroviny do pivovaru. Suroviny pro výrobu piva musí splňovat přísná kritéria. Pitná voda - voda užívaná k výrobě piva musí splňovat jakostní kriteria pro pitnou vodu. Slad - pro výrobu světlých piv se používá světlý slad, pro výrobu tmavých piv se kromě světlého sladu používají slady speciální: slad barevný, karamelový, bavorský. Těmito slady se upravují barva a chuťové vlastnosti tmavého piva. Chmelové výrobky - jsou vyrobeny z chmele za účelem vyššího využití nejdůležitějších chmelových složek při výrobě piva, jejich stability, skladovatelnosti a manipulovatelnosti. Účinné složky - podílejí se na hořké chuti piva, chmelové vůni, zlepšují chuťovou stabilitu, výrazně ovlivňují koloidní stabilitu výrobku. Výroba mladiny Mladina - cukernatý meziprodukt vznikající v první fázi technologického procesu při výrobě piva. Obsahuje látky ze sladu, které jsou zkvasitelné a látky z chmelových výrobků. Původní stupňovitost mladiny/piva - koncentrace extraktu původní mladiny. Výroba mladiny - jednotlivé úseky: a) šrotování- mletí sladu b) vystírání - smíchání sladového šrotu s vodou - 2 -
c) rmutování - rozštěpení a převedení extraktu surovin do roztoku, důležitá je zde činnost enzymů d) scezování- získávání sladiny filtrací e) chmelovar- vaření sladiny s chmelovými produkty ve varním kotli, kdy získáme mladinu f) chlazení mladiny přes vířivou káď a chladič - vířivá káď slouží k separaci kalů Hlavní kvašení - proces, kdy do mladiny jsou přidány násadní kvasnice, které přemění zkvasitelné cukry na alkohol a oxid uhličitý a vedlejší metabolity. Spilka - chlazený prostor, kde jsou kvasné (rovněž chlazené) kádě Mladina zchlazená na zákvasnou teplotu (okolo 6st.C) na průtokovém chladiči je během transportu do kvasných kádí provzdušněna přívodem sterilního vzduchu a zakvašena násadními kvasnicemi. Celková doba kvašení je obvykle 6 až 10 dní. Během této doby zkvasí kvasnice podstatnou část zkvasitelného extraktu a vytvoří alkohol. Během kvašení se udržuje teplota v rozmezí teplot 8-10 C chlazením kádí. Po ukončení tohoto procesu kvasinky sedimentují. Vznikne mladé pivo, které se transportuje do sklepa, kde probíhá proces dokvašování. Násadní kvasnice se z kvasných kádí po vyprání použijí k dalšímu kvašení. Dokvašování piva je časový interval, kdy pivo dosahuje nejlepších vlastností, "ležení"/dozrávání - nasycení oxidem uhličitým a vyčiření. Ležácké tanky - uzavřené nádoby umístěné v chlazeném prostoru, kde mladé pivo dozrává za mírného přetlaku. Teplota se pohybuje do 3st.C. Sudování - transport mladého piva ze spilky do sklepa Tvoří se ještě malé množství alkoholu, ale hlavní v této fázi výroby je nasycení piva oxidem uhličitým přirozenou cestou. Doba zrání (ležení) se řídí stupňovitostí piva, u méněstupňových piv je mezi 20 až 30dny, u ležáků nad 40 dní. Cílem filtrace, po ukončení doby ležení, je odstranění kalících látek, zbylých kvasných buněk a docílení čirosti, koloidní stability a i biologické trvanlivosti. K filtraci piv se používají filtry z křemeliny. - 3 -
Stáčení piva do spotřebitelských obalů. Základním vybavením stáčecích linek je myčka lahví, stáčecí stroj a zařízení na tepelnou úpravu piva pastéry Závěr Pivo je slabě alkoholický nápoj vyráběný z ječného sladu, pitné vody a chmelových produktů působením kvasinek. Po nalití do sklenice vytváří kompaktní pěnu, vyznačuje se charakteristickou hořkou chutí, určovanou hořkými látkami z chmele. Podle koncentrace extraktu původní mladiny (stupňovitosti) se připravují piva výčepní (8%, 10%) a ležáky (11%, 12%) a dále speciální piva např. nízkoalkoholická. Pivo je obecně uznáváno jako nápoj významný jak pro utišení žízně, tak pro svoji výživnou a dietetickou hodnotu. Spotřeba jednoho litru piva denně se podílí na krytí doporučených denních dávek stopových prvků a minerálních látek. Obrázek č.1: kvašná káď 1 Obrázek č.2: druhy piva 2 Obrázek č.3: chmel 3 Mléčné kvašení konzervace zeleniny Jedním z používaných způsobů konzervace zeleniny je konzervace mléčným kvašením. Mléčné kvašení se u nás využívá ke konzervaci krouhané zeleniny (zelí) a ke konzervaci celých plodů (zejména okurek). 1 http://www.purkmistr.cz/pivovar/pivovar-vyroba-piva-plzen.php 2 http://www.gamepark.cz/pivo_jak_se_vari_33714.htm 3 http://www.napivosrozumem.cz/?back=/vse-o-pivu/vyroba-piva/chmel.html#passed - 4 -
Princip Bakterie mléčného kvašení vytvářejí z cukrů kyselinu mléčnou chránící hmotu před ostatními mikroorganismy, které nesnášejí kyselé prostředí. Kyselina mléčná by v té koncentraci, kterou mohou produkovat bakterie mléčného kvašení, ještě nestačila konzervovat. Předpokladem její praktické účinnosti je proto současný vznik určitého množství kyseliny octové, ethanolu i antibiotik. Zkvašované cukry - všechny běžné cukry. Rovnice mléčného kvašení C H O 2 CH CHOH COOH 6 12 6 3 Hlavní kvasicí mikroorganismy: Lactobacillus plantarum, Streptococcus lactis Mezi vedlejšími produkty mléčného kvašení zeleniny nás z technologického hlediska zajímá kyselina octová, které zpravidla vzniká asi 0,3-0,4 %, počítáno na celkovou hmotnost naložené zeleniny. Její produkce je nutným předpokladem úspěšné konzervace. Vznikající etanol se podílí na tvorbě esterů, jež doplňují aróma výrobků. Oxid uhličitý pomáhá vytvářet a udržovat v kvasící hmotě a na jejím povrchu anaerobní podmínky. Přídavek soli je pro zdárný průběh mléčného kvašení velmi důležitý, protože ve vhodné koncentraci zabraňuje růstu odkyselujících mikroorganismů a podporuje mléčné kvašení. Obrázek č.4: zelenina Obrázek č.5: zelí - 5 -
Úkol č.1: odpovězte Obrázek č.6: Radegast 4 1. Kdy se začal stavět pivovar Radegast?. 2. V kterém roce byla uvařena první várka piva? 3. V roce 1999 se pivovar stal součástí největší pivovarské skupiny v ČR. Jak se jmenuje? 4. Jaká piva vaří Radegast?.. Úkol č.2: Vliv tepla na průběh kvašení Chemikálie: cukr, voda, kvasnice, dusičnan draselný, chlorid hořečnatý, dusičnan vápenatý, hydrogenfosforečnan draselný Pomůcky: odsávací baňka (4x), zátka, kádinka, gumová hadička, kahan, stojan, teplotní čidlo, čidlo pro měření oxidu uhličitého, čidlo pro měření etanolu, USB link, program Datastudio Postup měření: 1. Do 3 baněk vlijeme roztok 20 g cukru ve160 ml vody, přidáme 4 g kvasnic rozetřených s vodou a přilijeme roztok 1 g dusičnanu draselného, 0,5 g chloridu hořečnatého, 0,5 g dusičnanu vápenatého, 0,5 g hydrogenfosforečnanu draselného v 50 ml vody (slouží jako výživa kvasinek). Do druhé baňky přidáme ještě 4g kvasnic a do třetí baňky přidáme 20g cukru. Na baňky dáme zátku a necháme kvasit. 2. Odsávací baňku s kvasinkami spojíme pomocí hadičky s prázdnou odsávací baňkou, kterou rovněž uzavřeme zátkou. 3. Po 30 minutách kvašení vložíme místo zátky prázdné baňky senzor pro měření obsahu oxidu uhličitého a zjistíme, zda dochází k uvolňování této plynné látky. 4 http://cs.wikipedia.org/wiki/radegast - 6 -
4. Na konci laboratorního cvičení změříme pomocí čidla na měření etanolu obsah uvolňujícího se alkoholu (z baňky s roztokem odklopíme zátku a vložíme čidlo pro měření etanolu čidlo se nesmí dotýkat roztoku). 5. Měření obsahu oxidu uhličitého i etanolu opakujeme po nejméně 7 dnech a to tak, že první baňku ochladíme ponořením do kádinky s ledem, druhou baňku necháme při pokojové teplotě a třetí zahřejeme na 60 C. 6. Srovnáme obsahy obou látek ve všech třech baňkách. Obrázek č.7: senzor pro měření CO 2 Obrázek č.8: spojení 2 odsávacích baněk Obrázek č.9: baňky se vzorky Obrázek č.10: vzorek pro měření - 7 -
Chemická rovnice:.. Zpracování dat: Tabulka č.1: hodnoty měření úkolu č.2 obsah oxidu uhličitého po 14 dnech (%) (7 C) obsah etanolu po 14 dnech (%) (7 C) obsah oxidu uhličitého po 14 dnech (%) (24 C) obsah etanolu po 14 dnech (%) (24 C) obsah oxidu uhličitého po 14 dnech (%) (60 C) obsah etanolu po 14 dnech (%) (60 C) baňka č. 1 baňka č. 2 baňka č. 3 Obrázek č.11: printscreen výsledku měření baňka č.1 v programu Datastudio Obrázek č.12: printscreen výsledku měření baňka č.2 v programu Datastudio Obrázek č.13: printscreen výsledku měření baňka č.3 v programu Datastudio Pozorování - 8 -
Doplňkové úkoly: 1. Ze zjištěných výsledků určete, jakým způsobem rozdílná teplota ovlivňuje činnost kvasinek. 2. Porovnejte % etanolu a vyvoďte z těchto údajů, jaké jsou optimální podmínky pro kvašení a výrobu alkoholických nápojů.. Závěr: - 9 -
Zdroje: 1. http://www.purkmistr.cz/pivovar/pivovar-vyroba-piva-plzen.php 2. http://www.gamepark.cz/pivo_jak_se_vari_33714.htm 3. http://www.napivosrozumem.cz/?back=/vse-o-pivu/vyroba-piva/chmel.html#passed 4. http://cs.wikipedia.org/wiki/radegast - 10 -