Pivo Historie, řemesla,... Zákony, historie technologie Suroviny chmel, slad, voda Výroba sladu piva Druhy Vady 1
Mezopotámie, Sumer Historie 4-3000 let př. n. l., první ikonografický doklad o výrobě (kaš) z ječných chlebů a ze sladu, hořká příchuť pražením chlebů v popelu, obsah mechanických příměsi, pití obilným stéblem 1800 let př. n. l., Chamurabbiho zákoník (epos o Gilgamešovi, báj Enuma Eliš) Starý Egypt: nejstarší recept na vaření piva z obilí (mandragora) Čechy 993 (druhý český biskup Vojtěch): zákaz vaření piva benediktinům 1088 zakládací listina Vyšehradské kapituly (Vratislav II. (1061-1092)): první písemná zmínka Čechách (desátek chmele pro vaření piva) Václav I. (1230-1253): zrušení zákazu vaření piva (papež Inocenc IV.), vyprosil pro své bohabojné a piva milující poddané Čechy Cerhenice roku 1118, Teplá 1200, Hodonín 1228, Olomouc 1250, Vodňany 1336, Třeboň 1379, Jilemnice 1384, Rakovník 1454, Blatná 1485, Jihlava 1485, pivovar U Fleků v Praze 1499 Václav II (1278 1305), Plzeň 1295: udělil 260 plzeňským měšťanům právo várečné bez ohledu na jejich povolání Karel IV. (1346 1378) Zlatá bula (1356): právo várečné pro měšťany 2
Řemesla - výroba piva Sladovník/sládek značná zkušenost výroba sladu z ječmene nebo pšenice. obilí se vyložilo na humna, nakropilo a začalo klíčit. (plísně!!!) dle barvy sladu, stav naklíčení, zastaveno sušením kvalita sladu základní činitel ovlivňující chuť piva. Šrotýř dopravoval vyrobený slad v pytlích ze sladoven do pivovaru a rozvážel mladinu z pivovarù do domů měšťanů Sladomel mlynář: dle potřeby rozemílal vyrobený slad Pivovarník vařil slad a chmel na mladinu. Slad rozemletý na šrot míchal v kádi s vodou. Získaný extrakt (sladina) se dále vařil v kotli s chmelem na mladinu Sklepník dohlížel na kvašení piva v kvasných kádích a na jeho zrání v ležáckých sudech a přečerpával je z ležáckých sudù do menších transportních nádob počátek 15. století: sladovníci a pivovarníci se sdružují, brzy splynuly do jednoho sladovnického cechu, znakem dvě zkřížené limpy (hřebla) na obracení sladu (vidrování) a naběračka (šoufek) na protahování kvasnic v kvasné kádi. Patron sladovnického cechu: sv. Václav, král Gambrinus (vévoda brabantský Jan I. (1251-1294), dle pověsti prvním pivovarník. Slovo vzniklo zkomolením slov Jan Primus. 3
Historie přípravy a technologie Plzeň 1307: nejstarší doložený pivovar se sladovnou. várky tzv. červeného piva z pšenice a bílého z ječmene. výroba "po řadě", tzn. pro každého měšťana zvlášť uvařený nápoj se stáčel do velkých sudù "kaufů" a byl převážen do měšťanova domu. Tam se vypouštěl do velké kvasné kádě a poté přečerpal do sudů, ve kterých se nechal zrát. 16. století: výroba piva v Čechách i předmětem vědeckého zkoumání. Nejstarším pivovarnickým spisem, psaným latinsky, je kniha O pivě a způsobách jeho přípravy, jeho podstatě, silách a účincích, 1588, Tadeáš Hájek z Hájku 18. století: sládek František Ondřej Poupě (1753-1805) zavedl vědecké poznatky do českého pivovarnictví základní technologické postupy pro výrobu sladu a piva (první používal sladovnický teploměr a pivní váhu) 1786, Dvorský dekret nařizoval vařenípivanaspolečný účet měšťanů, předpoklad pro zavedení plynulého technologického procesu 1818 prof. Steinman Profesor pražské polytechniky, první přednášel pivovarnictví 1833 prof. Karel Napoleon Balling (1805-1868) přednášky o kvasné chemii. 1869 Praha, Česká pivovarnická škola z podnětu Antonína Bělohoubka a sládka Jana Nepomuka Schariho 1897 Praha, První sladovnická škola 4
Suroviny chmel (konzervace, hořčiny) chmelový extrakt mletý granulovaný chmel hlávková forma obilný slad čištění a třídění ječmene, tři frakce: voda kvasnice prima: zrna o velikosti větší než 2,5 mm sekunda: zrna o velikosti 2,2-2,5 mm zadina (odpad): zrna, která propadnou sítem s oky o průměru 2,2 mm S. cerevisiae (horní kvašení) S. carlsbergensis (dolní kvašení) 5
Zpracování chmele 1922 a 1974 : zákonem stanoveny chmelařské oblasti ČR: Žatecká, Úštěcká, Roudnická a Tršická. chmelový extrakt - výtažek a koncentrát z chmelových hlávek. Extrakční činidlo: alkohol, CO 2 atd., nabohacení jen určitého spektra látek obsažených ve chmelových hlávkách. preference alfa hořkých kyselin: kvalitativním parametr výběru odrůdy nízká cena této odrůdy chmele, vysoký výnos (až dvojnásobný oproti našim aromatickým chmelům) mletý chmel upravený do granulí granulované koncentráty zbavené balastních složek chmelových hlávek, bez chemické úpravy, jemným mletím je docílen velký aktivní povrch a tím dokonalejší přestup složek do piva umožňuje dlouhodobé (víceleté) skladování, jsou vhodné všechny odrůdy chmele používané pro přímé chmelení. hlávková forma tradiční, v současnosti stále méně a méně používána ekonomická náročnost, bez modernizace 6
Chmel (Humulus) rod dvouděložné, čeleď konopovité, 2 druhy původ: podhůří Kavkazu a oblastí kolem Černého moře 5. stol. do Evropy okolo 859 Čechy samičí rostliny, chmel otáčivý (Humulus lupulus var. europeus L. ) odrůdy červeňáky (Žatecko): Žatecký poloranný červeňák, Sládek, Bor, Premiant, Agnus zeleňáky (Anglie, Belgie, Amerika) průměrné chemické složení šištice/hlávky ŽPČ: sacharidy 44.5% voda 9-13 % m/m dusíkaté látky 15% celkové pryskyřice 13-16 % m/m alfa-hořké kyseliny 3-5 % m/m beta-hořké kyseliny 7,1-7,6 % m/m minerály 8% silice 0,5-1,5 % m/m polyfenoly (třísloviny) 3-5 % m/m 7
α-hořké kyseliny Pryskyřice chmele v přirozené směsi α-hořkých kyselin obvykle převládají humulon a kohumulon a adhumulon (do 26 % rel.) geneticky odlišné odrůdy, jako jsou např. evropské hořké, mají obsah kohumulonu (až 40 % rel.) charakteristické nižším poměrem obsahu α-hořkých kyselin k β-frakci (přibližně 1 : 1,5) β-hořké kyseliny lupulon, kolupulon, adlupulon hořkost pocházející od oxidačních produktů β-hořkých kyselin má jemnější charakter nespecifické měkké pryskyřice humulinony a luputriony nespecifické tvrdé pryskyřice humulinové a hulupinové kyseliny izokohumulon (zřejmě nositelem hrubší hořkosti) 8
Pryskyřice chmele R izovaleryl izobutyryl 2-methylbutyryl α-hořké kyseliny humulon kohumulon adhumulon β-hořké kyseliny lupulon kolupulon adlupulon OH OH R R HO HO O HO O α β 9
Silice chmele 75% uhlovodíky myrcen (monoterpeny), a karyofylen, humulen a farnesen, (seskviterpeny) žatecký chmel je typický obsahem farnesenu většina ostatních odrůd postrádá farnesen, nebo jej obsahuje jen malé podíly silice udělují mladině a pivu chmelové aroma a chuť (chmelový charakter) předností žateckých chmelů je nízký podíl sirných sloučenin v silicích myrcen karyofylen humulen farnesen 10
Stanovení silic chmele mikroextrakce tuhou fází (SPME, polydimethylsiloxan, teplota sorpce 80 o C), plynová chromatografie (GC) tvorba charakteristického chmelového aroma vliv odrůdy, provenience, ročníku, poslizňové úpravy Premiant humulen myrcen karyofylen farnesen Žatecký poloranný červeňák 11
Sladovnický ječmen (Hordeum) rod jednoděložné, čeleď lipnicovité (Poaceae) jarní dvouřadý ječmen (Hordeum distichum var. nutans, sladovnický), čtyř a šestiřadé (krmné) původ: j. tibetský (H. agriocrithon) 27 planě rostoucích odrůdy výběrové: Akcent, Jubilant, Sladko, Rubín standardní: Forum, Jaspis, Jarek, Krystal, Malvaz,... nestandardní: Ladík, Orbit, Pax, Stabil, Svit,... morfologie květu: klas klásků (plevy-a, plucha-b, pluška-c, 3 tyčinky-vrtivé prašníky-d, semeník-f s pérovitými bliznami-e), okvětí (plenky)-g zrna, obilky (caryopsis) obal: pluchy a plušky (palea inferior) zárodek: klíček a embryo endosperm škrob voda bílkoviny neškrobové polysacharidy chemické složení minerální látky tuk 66% 14% 10% 5% 3% 2% 12
Sladovnický ječmen požadavky ukazatel vlhkost podíl zrn nad (síto 2.5mm) nečistoty nad (síto 2.2-2.5mm) propad (síto 2.2mm) klíčivost dusíkaté látky (Nx6.25) barva pluchy objemová hmotnost I. třída jakosti max 20% min 85% max 0.5% max 2% min 95% max 11% světležlutá, žlutá jemné, jemně vrásčité min. 639 g/l II. třída jakosti max 20% min 65% nestanoveno nestanoveno min 92% nestanoveno nestanoveno jemné, jemně vrásčité nestanoveno 13
Voda druhy (spodní, pramenitá, povrchová, městská) úpravy varné vody čiření a filtrace (odstranění suspendovaných látek) odkyselování a měkčení (odstranění nežádoucích rozpustných složek) dezinfekce (odstranění mikroorganismů) tvrdost vody stálá/nekarbonátová (sírany, chloridy, křemičitany) přechodná/karbonátová (hydrogenuhličitany) dekarbonizace varem: Ca(HCO 3 ) 2CaCO 3 +CO 2 +H 2 O vápennou vodou: Ca(HCO 3 )+Ca(OH) 2 2CaCO 3 +2H 2 O 14
výroba sladu příprava mladiny ve varně mletí (šrotování) sladu-1 vystírání-2 rmutování-3 scezování-3 chmelovar-3 chlazení mladiny-3 hlavní kvašení-4 dokvašování a zrání piva-4 závěrečné úpravy Výroba piva filtrace-5, stabilizace-6, pasterace-7 stáčení piva do přepravních obalů-8 (lahví, sudů, plechovek a cisteren) 15
Výroba sladu čištění a třídění stadium klidu (dormance), dorminy (inhibitory klíčení) vs. gibereliny (stimulátory klíčení) "odleželý" ječmen (min. 6 týdnů): odbourají se látky inhibující klíčení máčení aerobní namáčecí náduvníky: zvýšení obsahu vody na 42-48% a odstranění splavků (aktivace enzymů) válec s kónickým dnem, teplota ~12 o C máčení s aerobními přestávkami (4-6h) celková doba 60-90h klíčení z endospermu se vyvíjí zárodky kořenů a listů aktivace enzymů: fosfatázy, cytázy (štěpení neškrobových polysacharidů, cytolýza), amylázy (štěpení škrobu: α-dextrinová, β-cukrotvorná) v hromadách, vrstva ~ 30-80 cm, teplota 14-18 C, 5-7 dní 2x/den obracení (dostatečné množství vzduchu pro klíčení, zabráňění srůstání klíčících obilek) mokrá hromada, suchá hromada, pukavka, mladík, vyrovnaný hromada, sejmutá hromada, zelený slad zelený slad krátký (střelka 1/3-1/2 délky zrna) dlouhý (střelka 3/4 délky zrna) způsoby: pneumatické, posuvné hromady, kontinuální pás 16
Hvozdění Výroba sladu (pokračování) snížení obsahu vody pod 4%, zastavení vegetačních procesů, tvorba chuťových, barevných a oxidoredukčních látek zelený slad je dopraven na hvozd (sušárna, ve které se slad zbaví vody dodané pro klíčení, zastavení klíčení) růstová fáze (do 40 C, vlhkost 20%) enzymová fáze (do 60 C, vlhkost 10%) chemická fáze (~82 C, vlhkost pod 10%) barva druhy sladů: světlý slad (plzeňský, ~82 C), tmavý (bavorský, ~ 105 C), střední (vídeňský), speciální (karamelový, diastatický, lihovarnický) typy hvozdů: dvoulískové: 2x12h, světlé slady dvoulískové: 2x24h, tmavé slady jednolískové: 1x18h náhražky sladu škrob (nesladovnický ječmen, rýže, kukuřice) cukr (řepný/třtinový cukr, Glc/dextrin sirup) 17
Výroba sladu (pokračování) odkličování a drcení slad po hvozdění se zbaví sladových klíčků, chladí se a je skladován šest týdnů (odležení) před vlastním zpracováním hodnocení sladu mechanické znaky objektivní (moučnatost, křehkost, vývin střelky, absolutní a hektolitrová hmotnost) subjektivní (barva, tvar, velikost, vůně, chuť,...) fyzikálně chemcké znaky obsah vody, extraktivnost, doba zcukření speciální znaky diastalická mohutnost, Kolbachův index šrotování (šrotovnice: 2/4/5/6 válců) odleželý slad se zbaví prachových podílů a mechanicky drtí na sladový šrot vymletí endospermu se zachováním celistvosti pluch za sucha, kondiciované (slad zvlhčený parou), za mokra 18
vystírání sladový šrot Vaření piva sypání=množství na 1 várku, 100kg/4-5hl~tmavé, 5-6hl~světlé) je dokonale rozmíchán s vystírací vodou (nálev), teplota 35-38 o C, ~ rmut rmutování (~4hod) rmut je postupně zahřívána na teploty 38 C, 52 C, 65 C a 75 C sladina rmutovystírací pánev optima pro enzymy (škroby a bílkoviny na zkvasitelné jednoduché cukry, dextriny a polypeptidy) rmutovací teplota: kyselinotvorná 35-38 o C peptonizační 48-52 o C, štěpení bílkovin nižší cukrotvorná 60-65 o C vyšší cukrotvorná 70-75 o C odrmutovací 78 o C štěpení škrobu bobtnání a zmazovatění škrobu (50-57 o C) ztekucení škrobu (65-75 o káď 20 C) pánev ph4.6, α-amylasa 1 zcukření škrobu (komplex α/β-amylasa) doba rmutování/h teplota rmutování/ o C 100 80 60 40 II 3 6 I 19
Vaření piva-pokračování zcezování filtratce sladiny (extrakt) předek mláto (nerozpuštěná část zcukřeného rmutu) vyslazování mláta (extrakt, voda 75 o C) výstřelek kádě (děrované dno), plachetkový filtr vaření sladiny (chmelovar) mladina sladina (předek+výstřelek) var s chmelovými preparáty (přídavek chmelu 2-3x), 90-120min převedení hořkých chmelových látek do roztoku, inaktivace enzymů koagulace bílkovin s polyfenolickými tříslovinami chmele a sladu odpařením části vody, sterilizace mladinová pánev (nerezová nádoba vybavená teplosměnnými plochami a vytápěná parou) izomerace: α-hořké kyseliny izo-α-hořké kyseliny Mailardova reakce barevné a aromatické l. 20
Vaření piva-pokračování chlazení mladiny separace tzv. hořkých/hrubých kalů (denaturované sladové bílkoviny, hořké látky, polyfenoly) vířivá káď (chmelový cíz), chladící štok kaly se usadí na dno chlazení mladiny zákvasná teplota 8-10 C sycení mladiny kvašení kyslíkem/vzduchem (sterilně) S. carlsbergensis (dolní kvašení), 6-12 C S. cerevisiae (horní kvašení ), až 24 C dvoufázové hlavní kvašení mladiny (spilka, kvasné tanky) dokvašení mladého piva (ležácký sklep) jednofázové jedna nádoba, nároky na hygienu a technologii, ekonomické výhody 21
Kvašení a dokvašování piva Hlavní kvašení piva probíhá ve spilce ( kvasný tank s duplikátory a přívodem studené vody pro řízené chlazení kvasící mladiny) plnění zchlazenou mladinou a provzdušnění sterilním vzduchem pivovarské kvasnice anaerobní kvašení sacharidů: 5-8 dní podle stupňovitosti vyráběného piva (maximální teplota kvasící mladiny na 11 C) vedlejší produkty: alkoholy, aldehydy, diketony, mastné kyseliny, estery stadia: zaprašování (tvorba pěny na povrchu, 12h po zakvašení) odrážení (houstnutí pěny, tlačena na střed kádě) nízké bílé kroužky (max. tvorba CO 2, hustá kučeravá pěna, 2-3dny) vysoké hnědé kroužky (pokles ph, flotace kalů, 3dny) propadání (sedimentace kvasinek) ukončení kvašení: zchlazení na 5-7 C, mladé pivo sesudováno do ležáckého sklepa mladé pivo Dokvašování a zrání piva probíhá v ležáckém sklepě. (ležácké tanky v chladících boxech, 0-3 C) sycení: kvasinky zkvašují i při nízké teplotě, vznikající oxid uhličitý (přetlak, pak vazba na bílkovinné složky piva- říz) čiření: kalící částice (vznikající i již přítomné) klesají na dno tanku proces dokvašování a zrání: 3týdny-3měsíce 22
filtrace Úpravy odstraněny již existující kalící částice (křemelina - vyžíhané fragmenty skořápek pravěkých živočichů, deskové filtry). stabilizační filtrace (EK-filtry), odstraněny složky, které by mohly vytvořit zákal v budoucnu (biologická stabilita) ošetřené pivo je před plněním do přetlačného tanku upraveno přídavkem odplyněné vody na požadovanou stupňovitost, případně je dosyceno oxidem uhličitým na požadovanou hodnotu. pasterace (62 o C) odstranění prekurzorů zákalu (dusíkaté sl., polyfenoly, kyslík) stabilisace zvýšení trvanlivosti (export), přídavek před koncem dokvašování typy: srážecí (tanin), adsorpční (silikagel), enzymové (papain), antioxidační (kys. askorbová) stáčení 23
Stáčení piva izobarické bez přístupu vzduchu cisterny sudy lahve umývány zvenku pomocí kartáčů a horké vody, umývány zevnitř 2% horkým roztokem hydroxidu sodného a 1% kyselinou dusičnou mytí horkou pitnou vodou a sterilizace parou o teplotě 130 C předplnění oxidem uhličitým a naplnění předem zpasterizovaným pivem plnící otvor se ošetří dezinfekčním roztokem a nasadí se ochraná krytka s datem naplnění. umývány 2% horkým roztokem hydroxidu sodného, oplach studenou pitnou vodou. předplněny oxidem uhličitým, který chrání pivo před stykem se vzdušným kyslíkem (ovlivňuje trvanlivost piva) v plnícím monobloku plnění pivem, uzavření korunkou, kontrola, lepička a balení (přepravky nebo kartony) skladování: v temnu při teplotě 8-9 C. 24
Dělení piva Barva piva - ovlivněna druhem sladu Světlá piva z tzv. plzeňského sladu sušeného při teplotě 80-82 C Tmavá piva z tzv. bavorských sladů pražených při teplotě 105 C. Vlivem vyšší teploty sladový cukr karamelizuje a ovlivňuje tak vůni i chuť tmavých piv. Stupňovitost piva přibližný obsah extraktivních látek v mladině stupně neoznačují procento alkoholu (12 světlé pivo cca 4%, 12 tmavé pivo cca 3%) Výčepní (konzumní) piva - 7, 8, 10 (obsah mladiny 10.5%) Ležáky - 11, 12 (obsah mladiny 12.5%) Speciální piva - 13, 14, 16, 18, 19 (obsah mladiny nad 12.5%) Dietní piva a nízko alkoholické pivo (Pito) Kvasnicové pivo vyrábí se přidáním až 3% rozkvašeného piva ve stádiu bílých kroužků do již hotového piva před stáčením. V pivním sklepě se nechá 2 až 3 týdny uležet a teprve potom se může čepovat. Lehký zákal při čepování není na závadu. 25
Vady piva Trvanlivost piva omezená vady piva zákal kvasničný - příčinou bývají divoké kvasinky (pivo je neprodejné) zákal chladový - obvykle způsoben dlouhodobým transportem nebo skladováním při nízkých teplotách, obvykle se ztrácí zvýšíli se teplota piva na 10 C hořká nebo kvasničná chuť nízký obsah oxidu uhličitého zvyšuje se průtokovou pasterací Záruční lhůty pivo sudové výčepní - 14 dnů pivo sudové ležák a speciál - 21 dnů pivo lahvové do 10-7 dnů ostatní lahvová piva - 10 dnů pasterovaná lahvová piva - 21 dnů speciální piva - 30 dnů 26