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. (10611092)): 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 – – – –
•
Šrotýř –
• •
•
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 –
•
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 –
•
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.
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 vaření piva na společný 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: • 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
• voda • kvasnice – 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, CO2 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
Pryskyřice chmele •
α-hořké kyseliny – 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 α-hořké kyseliny
β-hořké kyseliny
izovaleryl
humulon
lupulon
izobutyryl
kohumulon
kolupulon
2-methylbutyryl
adhumulon
adlupulon
R
OH
OH
R
R
HO HO
α
HO
O
O
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
humulen
karyofylen
farnesen
10
Stanovení silic chmele • • • •
mikroextrakce tuhou fází (SPME, polydimethylsiloxan, teplota sorpce 80oC), 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) škrob • obal: pluchy a plušky (palea inferior) voda bílkoviny • zárodek: klíček a embryo neškrobové polysacharidy • endosperm
•
chemické složení
66% 14% 10% 5%
minerální látky
3%
tuk
2%
12
Sladovnický ječmen požadavky ukazatel
I. třída jakosti
II. třída jakosti
vlhkost
max 20%
max 20%
podíl zrn nad (síto 2.5mm)
min 85%
min 65%
nečistoty nad (síto 2.2-2.5mm)
max 0.5%
nestanoveno
propad (síto 2.2mm)
max 2%
nestanoveno
klíčivost
min 95%
min 92%
dusíkaté látky (Nx6.25)
max 11%
nestanoveno
barva
světležlutá, žlutá
nestanoveno
pluchy
jemné, jemně vrásčité
jemné, jemně vrásčité
objemová hmotnost
min. 639 g/l
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(HCO3)→2CaCO3+CO2+H2O – vápennou vodou: Ca(HCO3)+Ca(OH)2→2CaCO3+2H2O
14
Výroba piva • 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 – filtrace-5, stabilizace-6, pasterace-7 – stáčení piva do přepravních obalů-8 (lahví, sudů, plechovek a cisteren)
15
•
čištění a třídění
Výroba sladu
– 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 ~12oC – 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
Výroba sladu (pokračování) • Hvozdění – 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 35-38oC, ~ 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 35-38oC peptonizační 48-52oC, štěpení bílkovin nižší cukrotvorná 60-65oC vyšší cukrotvorná 70-75oC odrmutovací 78oC
– štěpení škrobu (50-57oC)
• bobtnání a zmazovatění škrobu • ztekucení škrobu (65-75oC) – pH4.6, α-amylasa • zcukření škrobu (komplex α/β-amylasa)
100 teplota rmutování/oC
•
80 60 I 40
II
20
káď pánev 1
3
doba rmutování/h
6
19
Vaření piva-pokračování • zcezování • filtratce sladiny (extrakt) → předek • mláto (nerozpuštěná část zcukřeného rmutu) • vyslazování mláta (extrakt, voda 75oC) → 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 • kyslíkem/vzduchem (sterilně)
•
kvašení • 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 CO2 , 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 (62oC) • 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 • 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.
•
lahve • 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
