Výroba piva

Šrotování sladu

Šrotování sladu je mechanický proces, jehož úkolem je rozdrtit sladová zrna a zpřístupnit endosperm pro štěpné děje ve varně. Protože při většině způsobů scezování slouží pluchy jako přirozená filtrační vrstva, musí být jejich celistvost co nejvíc zachována i při jemném rozdrcení endospermu.

Teorie šrotování

Šrotování musí být přizpůsobeno zpracovávanému sladu, technologickému postupu a zařízení ve varně. Vlhkost sladu určuje míru poškození pluch při šrotování. Čerstvě odhvozděné slady s vlhkostí kolem 4% ztěžují scezování, a proto se nechávají před zpracováním 4-6 týdnů odležet. Pluchy lze zvláčnit vlhčením sladu před šrotováním nebo šrotováním za mokra. Nedostatečné rozluštění sladu lze zčásti vyrovnat pečlivým šrotováním . Jemnějším šrotováním se však zvyšuje varní výtěžek a obsah zkvasitelných cukrů v mladině jen do určité hranice, při vysokém podílu mouky a rozdrcených pluchách je vrstva mláta při scezování hůře propustná, zadržuje extrakt, vyžaduje více vyslazovací vody a varní výtěžek opět klesá. Způsob scezování je pro šrotování klíčový. Ve scezovací kádi tvoří pluchy filtrační vrstvu. U sladinového filtru přebírá úlohu filtrační vrstvy hrubší textilní plachetka, u vakuového filtru jemné syntetické tkanivo, což umožňuje použití stále jemnějšího šrotu. Jemnější šrot je však příčinou tmavší barvy piva, kterou podminují melanoidiny a třísloviny. Protože jsou třísloviny obsaženy hlavně v pluchách, vyluhují se z jemného šrotu ve větším množství. U sladinového filtru je tento nežádoucí jev částečně kompenzován kratším vyslazováním jemného mláta. Pro zlepšení výsledků šrotování byly navrženy tyto postupy:

Třídění šrotu pro rmutování. Dobře seřízené šestiválcové šrotovníky umožňují oddělovat vymleté pluchy do samostatného koše. Lze je pak přidávat až po povaření prvního nebo druhého rmutu, takže se méně vyluhují. Piva jsou jemnější, světlejší, je však třeba pečlivě kontrolovat zcukření v průběhu celého scezování.

Zvlhčování pluch. Snaha po dokonalém rozemletí endospermu při zachování pluch vedla ke konstrukci zařízení, v němž je možno pluchy před šrotováním zvlhčit vodou nebo párou, aby byly pružnější. Zvlhčování párou probíhá v 2 až 3 m dlouhém šneku. Pára působí 20 až 40 sekund. Pluchy přijmou 1 až 2 % vody, endosperm přijímá vodu jen nepatrně. Šrotovník musí být proti vstupu páry utěsněn. Při zvlhčování vodou se dosáhne stejného efektu za delší dobu 10 až 15 minut. Zvlhčování pluch má tyto výhody: zkracuje se scezování, lze zpracovávat čerstvé slady, zvyšují se výtěžky u špatně rozluštěných sladů je možno zvýšit zatížení scezovací kádě zvýšením sypání, předek je čiřejší a pivo má světlejší barvu. K nevýhodám patří větší technická a sanitační náročnost práce, menší výkon šrotovníku a skutečnost, že není možno šrotovat do zásoby.

Šrotování za mokra. Zrno se máčí asi na 30 % vlhkosti, mačká a současně vystírá.

Velmi jemné šrotování. Celé sladové zrno rozemeleme co nejjemněji na mouku, mletí se uskutečňuje v kladivových mlýnech se sítovým pláštěm. Jemným mletím se podstatně urychlují enzymové reakce a zkracuje čas potřebný k jednotlivým operacím. Oddělování mláta a sladiny – vakuový bubnový filtr, odstředivku, vířivou káď. Rmutování trvá 50 minut, scezování trvá 60 minut. Tento postup má dosud jen experimentální význam. Strojní zařízení šrotovny – Zařízení šrotovny tvoří skladovací prostor pro slad, dopravní cesty, čistička sladu, automatické váhy, vlastní šrotovníky a zásobníky na šrot. Slad se skladuje v ocelových nebo betonových silech. Sila mají mít větší počet buněk, aby bylo možno slady různých typů a jakostí skladovat, zpracovávat a míchat odděleně. Systém pro dopravu sladu je buď pneumatický nebo mechanický. Čistička sladu slouží zejména k odstranění prachu, hrubých a kovových přimíšenin, které by mohly poškodit šrotovníky. Funkčními články čističky jsou účinný odsávací ventilátor, soustava šikmých vibračních sít a magnet. Automatická váha je nezbytně předřazena šrotovníku. Poskytuje základní údaje pro bilanci pivovarské výroby. Šrotovníky pro šrotování za sucha. Stavějí se šrotovníky o dvou, čtyřech, pěti a šesti válcích. U strojů s větším počtem válců lze nastavit složení šrotu přesněji. Válce jsou podle funkce a konstrukce hladké nebo rýhované, mají různý průměr a různý počet otáček. Pracují v párech, kde jeden válec má ložiska uložena pevně a druhý pohyblivě, aby bylo možno seřídit šířku štěrbiny. Výkon se počítá v kilogramech zrna na 1 cm délky válce za 1 hodinu. Dvouválcové šrotovníky. Průměr válců je 250 mm, počet otáček 180 až 240 min-1 a výkon až 20 kg cm-1 h-1. Tyto šrotovníky lze použít jen pro velmi dobře rozluštěné nebo barvené slady, dnes se již nevyrábí. Čtyřválcové šrotovníky. První pár válců, který se otáčí rychlostí asi 200 min-1, zrno namačká. Sítové vysévadlo pak oddělí jemnou krupici a mouku. Hrubý podíl předchází do druhého páru válců, kde se vymílá; válce se zde otáčejí rychleji a mají užší štěrbinu. Výkon čtyřválcového šrotovníku bývá 20 a 25 kg cm-1 h-1. V šestiválcových šrotovnících prochází zrno válci třikrát. Prvý pár válců zrno mačká, druhý vymílá pluchy a třetí drtí krupici. Výkon šestiválcových šrotovníků bývá 25 až 45 kg cm-1 h-1. Pětiválcové šrotovníky fungují jako šestiválcové, přičemž jeden válec z prvního páru hladkých mačkacích válců slouží současně jako válec pluchový. Šrotovníky pro mokré šrotování umožňují lepší uchování elastických pluch změkčených vodou a rovnoměrné a jemné rozemletí endospermu. V zásobníku umístěném na válci se zrno nejprve máčí cirkulující vodou ze systému trysek. Pak se mačká ve dvouválcovém až čtyřválcovém šrotovníku s mělce rýhovanými válci, pod nimiž je zařízení usnadňující oddělení pluch od vymačkaného endospermu. Součásti stroje je horkovodní směšovač. Šrotovaný slad se ihned vystírá.

Kontrola šrotování

Pro dosažení optimálního nastavení šrotovníku je třeba vycházet z rozboru sladu, přihlížet k mechanickému složení šrotu, varnímu výtěžku a rozboru mláta. U šrotu se posuzuje jeho celkový objem, objemová hmotnost a třídění na pfungstadtském prosévadle. Objem šrotu vzrůstá s hrubším šrotováním a případným zvlhčováním pluch/100 kg suchého šrotu má objem 2,7 hl, 100 kg zvlhčeného šrotu má objem 3,3 hl. Hektolitrová hmotnost šrotu pro scezovací káď bývá 38 kg , z toho hmotnost pluch 20 kg, hektolitrová hmotnost krupice a mouky je obvykle 53 kg. Nejzávažnější analýzou je třídění šrotu na přesně definované sadě jemných sít tzv. pfungstadtského prosévadla. Předpokladem správného výsledku třídění je pečlivý odběr vzorku, a to pouze vzorkovadly. Ve vzorku výskyt celých zrn. Potom se třídění na třídiči, který má 5 sít. Na základě komplexního posouzení je možno jemně upravit vzdálenosti jednotlivých párů válců, je nutné kontrolovat rozběžnost jednotlivých párů válců, je nutné kontrolovat rozběžnost os. Přitahují se k sobě při větší vlhkosti, špatném rozluštění, zkráceném rmutování, při zvýšení varního výtěžku a nesmí se prodlužovat scezování. U šrotovníků je třeba kontrolovat otáčky válců. Při šrotování za mokra je třeba sledovat vzrůst vlhkosti zrna při namáčení: 20% vlhkosti je málo, 35% vlhkosti je příliš mnoho. Pravidelně je třeba prohlížet mláto a sledovat, zda neobsahuje celá zrna a zda jsou pluchy dostatečně vymačkány.

Rmutování

Rmutovacím procesem se převede podstatná část extraktu sypání do roztoku. Po odrmutování je třeba oddělit roztok extraktu, tj. sladinu, od pevného podílu zcukřeného rmutu, tj. mláta. Sladina slouží jako polotovar pro další postup výroby piva, mláta se využívá jako zkrmitelného odpadu. Mláto obsahuje pluchy a jejich úlomky, střelky, vysráženého bílkovinného kalu a další suspendované látky. Oddělením toho nerozpuštěného podílu filtrací se získá první část roztoku extraktu, jíž se říká předek.Objem předku je určen objemem nálevu při vystírání. Zbytek rozpuštěného extraktu se musí z mláta vyloučit horkou vodou. Zředěná sladina získaná vyslazováním se nazývá výstřelek. Spojuje se z předkem v mladinové pánvi nebo ve sběrači sladiny. Ve chvíli, kdy koncentrace výstřelků poklesne asi na 1% extraktu a další vyslazování mláta by bylo už na úkor jakosti, je úkolem vařiče zajistit, aby předek spolu s výstřelky poskytoval požadovanou koncentraci sladiny. Při vyslazování musí být dosaženo požadované výtěžnosti, nadměrné vyslazování však rozpouští třísloviny a trpké látky z pluch.

Scezování

Z fyzikálního hlediska je scezování jednoduchým procesem, v praxi však vyžaduje dostatek času a je technicky i pracovně náročné. Na průtok sladiny mají vliv vlastnosti sladiny a zejména odpor filtračního materiálu. Z vlastností sladiny je z tohoto hlediska nejdůležitější teplota a hustota. Čím je sladina teplejší a méně koncentrovaná, tím je scezování rychlejší. Také chemické složení sladiny má vliv na rychlost scezování, neboť amylany, bílkoviny a dextriny zvyšují její viskozitu. Velikost filtračního materiálu je při použití sladinového nebo vakuového filtru především dána vlastnostmi filtrační plachetky. Daleko rozšířenější jsou však scezovací systémy, které využívají vrstvy usazeného mláta jako filtračního materiálu. Zde jsou poměry složitější, odpor se v průběhu scezování postupně zvyšuje a závisí na jakosti sladu, jemnosti šrotu, intenzitě rmutování, výšce mláta a jejím stejnoměrném rozložení a na správné technice scezování. Jakost sladu. Dobře rozluštěné slady se lépe vymílají, křehký endosperm se rozdrtí a pluchy zůstávají celistvější. Malá porušenost pluch je základním předpokladem příznivé porozity filtrační vrstvy mláta. Nedostatečně rozluštěné slady jsou tvrdé, pluchy se při obtížném šrotování drtí a ulpívají na nich částečky endospermu. Větší podíl krupice zvyšuje kompaktnost. Neodleželé a přesušené slady se při šrotování příliš rozdrtí, tak že pluchy jsou málo nakypřeny a moučka zalepuje mláto. Nedostatečné rozštěpení jak gumovitých látek, tak i bílkovin a dextrinu zvyšuje viskozitu mladiny. Mechanické složení šrotu musí odpovídat používanému technologickému zařízení. Scezovací káď vyžaduje hrubší, prostupnější šrot než sladinový filtr. Intenzita rmutování podmiňuje hloubku rozštěpení látek, které mohou brzdit stékání. Výška vrstvy mlát ve scezovací kádi bývá při suchém šrotování asi 35 cm. Vlhčí-li se slad před šrotováním, je mláto kypřejší a při témže sypání stoupne jeho výška na 45 cm, při mokrém šrotování dokonce na 60 cm. Zatížení kádě se vyžaduje v kg sypání na jeden m2 scezovacího dna. Mláto musí být stejnoměrně rozloženo, tj. musí mít všude stejnou výšku a povrchové těstíčko musí být rovnoměrně rozděleno. Správná technika scezování je důležitá zejména při použití scezovací kádě. Je třeba volit vhodnou rychlost stékání a správně manipulovat s kypřidlem. Základním pravidlem je, že rychlost průtoku scezovacími kohouty nesmí být vyšší než přirozená průtočnost vrstvy mláta. Při příliš rychlém odtahu sladiny vzniká sání, mláto se ztuhuje a přiléhá ke scezovacímu dnu, čímž se scezování zpomaluje.

ZAŘÍZENÍ POUŽÍVANÁ KE SCEZOVÁNÍ SLADINY

Scezovací káď Scezovací káď je ocelová válcová nádoba, krytá a tepelně izolovaná. V plochém vodorovném dně jsou otvory spojené trubkami s kohouty scezovací baterie. Ve výšce 8 až 15 mm nade dnem je uloženo jalové dno, vyrobené z fosforového bronzu. V 1 m2 tohoto dna je vyfrézováno asi 2500 otvorů, širokých nahoře 0,7 mm, dole 3 až 4 mm a dlouhých 20 až 30 mm. Průtočná plocha dna odpovídá 6 až 8 % jeho celkové plochy. U moderních konstrukcí z chromniklové oceli tvoří až 30 % celkové plochy dna. Velikost kádě je asi 8 hl na 100 kg sypání , staví se až na 12 tun. Plocha scezovacího dna je limitujícím údajem pro výkon varny na 1 m2 scezovací plochy se počítá 150 až 200 kg sypání při vrstvě mláta vysoké 30 až 40 cm. Americké kádě mívají žlábkové dno rozdělené paprsčitě na trojúhelníkové úseky: každý úsek je samostatným spalovacím korýtkem. Zabudované trysky vyčistí prostor pod jalovým dnem bez zvedání segmentů. Odtok sladiny scezovacími trubkami je regulován scezovacími kohouty. Sběrná plocha dna pro jeden kohout činí při běžné konstrukci 1 až 1,25 m2. Kohoutem proteče 0,6 až 6,01 s-1 a to v závislosti na rychlosti toku /1,4 až 4,4 m s-1/ a výšce kapaliny v kádi /0,1 až 1,5/. U moderních konstrukcí kádi stéká sladina do jedné až dvou sběrných trubek, nebo do sběrné nádržky a odtud se přes jeden scezovací kohout čerpá do pánve. Kypřící zařízení se skládá z pevných ramen se svislými noži. Do 3 tun sypání mívá 2 ramena, do 6 tun 3 a přes 6 tun 4 ramena. Zařízení se pomalu otáčí, jedna otáčka při kypření trvá 3 až 7 minut, podle velikosti kádě. Nad kypřidlem je instalováno otáčivé kropidlo.

PRAXE SCEZOVÁNÍ VE SCEZOVACÍ KÁDI

Do kádě se nejprve spodem napustí horká voda o teplotě 78°C, tak aby pokryla jalové dno. Tím se vytlačí vzduchové bubliny a káď se předehřeje. Čerpání odrmutovaného díla z vystírací kádě. Odrmutované dílo má být rychle přečerpáno do scezovací kádě. Pod čerpací potrubí se postaví kypřidlo, které rozbíjí proud; dopadová rychlost rmutu na dno se tím sníží na desetinu a zabrání se lokálnímu upěchování. Mláto musí být rovnoměrně rozloženo na ploše scezovacího dna, jinak je vyluhování nestejnoměrné a snižuje se varní výtěžek. Jakmile je čerpání ukončeno, obsah kádě se projede kypřidlem. Odpočinek. Po přečerpání se nechá 20 až 30 minut zvolna usazovat mláto, jež pod tmavnoucí hladinou sladiny vytvoří vrstvu o tloušťce 30 až 40 cm. Tato vrstva není stejnorodá; pod scezovací dno se dostane menší množství těstovitého kalu, na dně se usadí tenká vrstva hrubých a těžších částic. Střední vrstva je nejsilnější a zcela nahoře je tenká vrstva kalů, složená z lehkých částic mláta tj. převážně z bílkovin, aleuronových blan a úlomků pluch. Spodní, hrubší část vrstvy kalů obsahuje hodně lepku, je špatně propustná a ztěžuje scezování. Svrchní jemná vrstvička , říká se jí těstíčko. Horní vrstva musí být po povrchu mláta rozložena stejnoměrně, aby rychlost průtoku vyslazovací vody byla všude stejná. Čím vyšší je odrmutovací teplota, tím je mláto kypřejší a zcezování rychlejší. Teplotu je třeba udržovat dobrou izolací kádě, zavřením dvířek a klapky parníku. Ke konci odpočinku nemá být hladina sladiny v kádi rezavá, ale co nejtmavší. PODRÁŽENÍ Při čerpání do scezovací kádě pronikne scezovacími štěrbinami jalového dna jemný kal do prostorů mezi jalové a vlastní dno kádě. Odstraní se podrážením tj. rychlím zavíráním a otvíráním scezovacích kohoutů. Ve spádovém prostoru příslušné scezovací trubky vzniká podtlakový ráz, který strhne těstovitý kal. Vracení kalové sladiny do scezovací kádě. První podíly stékající sladiny jsou kalné. Obsahují kaly stržené podrážením z prostoru pod jalovým dnem i ze spodních vrstev mláta. Kalová sladina se vrací podrážecím čerpadlem opatrně zpět do scezovací kádě, aby se nerozvířilo mláto. Vracení trvá tak dlouho, dokud neodtéká z kohoutů do korýtka čirá sladina. Stahování předku. Předek se má stahovat co nejrychleji. Kdybychom však scezovací kohouty otevřely naplno, porušili bychom rovnováhu mezi objemem sladiny stékající do korýtka a množstvím jejího průtoku mlátem. Mláto by se přitáhlo na jalové dno a stékání by se zpomalovalo. Proto je třeba pracovat opatrně s přivřenými kohouty. Část čiré sladiny nad mlátem lze stáhnout pomocí násosky /heveru/. Vyslazování. Jakmile začne klesající hladina sladiny odhalovat mláto , otevře se přívod vyslazovací vody do kropidla. Voda vytlačí zbývající předek a vyluhuje z mláta zadržený extrakt. Teplota vyslazovací vody má být v rozmezí od 75 do 78°C. Je výhodné vyslazovat nepřetržitě, tj. napouštět plynule tolik vyslazovací vody, kolik jí odtéká ve výstřelcích. Lze vyslazovat i na dva až tři výstřelky, kdy se napuštěné objemy vody postupně stáhnou při zavřeném kropidle. Vždy je třeba zabránit proniknutí vzduchu do vrstvy mláta. Již při stékání předku se odpor vrstvy mláta ke konci zvyšuje; bývá proto účelné spustit kypřidlo dolů a jednou až dvěma otáčkami mláto při zavřených kohoutech proříznout. Toto skypření lze opakovat před každým napouštěním výstřelkové vody. Kypřidlo se používá při vyslazování podle kvality a jemnosti šrotu. Nejprve se prořízne vrstva horního těstíčka a pak se nože postupně spouštějí až nad jalové dno. Scezování lze usnadnit použitím scezovacího manometru. Jeho hlavní části jsou tři skleněné trubičky, z nichž první je spojena se středem vrstvy mláta nebo s prostorem nad mlátem, druhá s prostorem pod scezovacím dnem a třetí s některou scezovací trubkou. Rozdíl hladin sladiny mezi první a druhou trubkou ukazuje odpor mláta, rozdíl hladin mezi druhou a třetí trubkou je ukazatelem sání odtékající sladiny. Vyslazování se ukončí, když koncentrace výstřelku klesne asi na 1% a další vyslazování mláta by do roztoků již přivádělo nadměrné množství drsně chutnajících látek z pluch. Současně má koncentrace spojeného předku a výstřelků dosáhnout požadované stupňovitosti. Zbytek výstřelkové vody tzv. patoky, se vypouští do kanalizace. Výhoz mláta se provádí kypřidlem s noži nastavenými kolmo ke směru pohybu. Kypřidlo se z horní polohy pomalu spouští a nože hrnou mláto do otevřeného otvoru ve dně kádě. Moderní konstrukce kádí mají pevné prořezávací nože a mláto se vyhrnuje zvláštní lištou. Scezování vyžaduje ze všech prací ve varně nejvíc individuálních zkušeností vařiče a svou zdlouhavostílimituje výkon varny. Přesto moderní scezovací kádě umožňují zpracovat 6 – 8 várek za den, aniž by se zhoršila jakost. Záleží zejména na zkrácení pomocných časů /čerpání , odpočinek, vracení kalové mladiny, výhoz mláta/ a na účelné zcezovací technice relativně rychlé stahování předků – asi 0,25 1 m 2s- 1, pružné podchycení klesajícího průtoku kypřidlem atd. /. Základní podmínkou pro urychlení scezování je odpovídající jakost a složení sladového šrotu, pomáhá také šrotování za mokra.

PRAXE SCEZOVÁNÍ SLADINOVÝM FILTREM

Za stálého míchání se vystírací kádi čerpá odrmutované dílo rychlostí asi 1,6 m s-1 horním kanálem filtru do komor. Komory musí být zcela naplněny a dílo musí mít homogenní konzistenci, aby později při vyslazování byl prostupující vodě kladen rovnoměrný odpor. Hlavní časová úspora při práci se sladinovým filtrem spočívá v tom, že předek stéká současně s čerpáním. Odpadá odpočinek, podrážení i vracení kalové sladiny, předek bývá stažen za půl hodiny od začátku čerpání. Vyslazování trvá přibližně 90 minut, stejně jako u scezovací kádě. Horká voda se vede spodním kanálem a štěrbinami na žebrovaný povrch každé druhé desky a po jejím ryhovaném povrchu do scezovacího kohoutu. Při vyslazování tedy vytéká výstřelek vždy z každého druhého kohoutu. Po ukončení scezování se filtr hydraulicky otevře, mláto vypadne do žlabu pod filtrem a plachetky se ošetří. Výhodou sladinového filtru je menší závislost na jakosti sladu, větší výkon /až 9 várek denně/ a vyšší výtěžek , proto že se pracuje s jemnějším šrotem. Nevýhodami jsou vyšší pořizovací i provozní náklady a pracnější obsluha i údržba.

SLADOVÉ MLÁTO

Skládá se z nerozpuštěných zbytků endospermu, pluch a látek, které při rmutování koagulovaly. Nemá však obsahovat celá zrna. Vyloužitelného extraktu bývá 0,5 %, celkový extrakt v mokrém mlátě nesmí přesahovat 1,3 %. Ze 100kg sladu se získá 110 až 120 kg mokrého mláta, které je cenným krmivem.

Chmelovar, fyzikální a chemické pochody, technologické postupy

Chmelovar má za cíl převedení hořkých látek chmele do mladiny, sterilaci mladiny, inaktivaci enzymů a koagulaci bílkovin s polyfenolovými látkami sladu a chmele. Hlavními reakcemi při chmelovaru jsou izomerační reakce chmelových ?-hořkých kyselin, při nichž vznikají intenzívně hořké produkty zvané iso-?-hořké kyseliny. Dále probíhají Maillgardovy reakce s tvorbou barevných a aromatických látek s oxidoredukčními vlastnostmi a denaturace sladových bílkovin. Chmel či chmelové přípravky se přidávají postupně, nejčastěji na dvakrát až třikrát, podle kvality a typu výrobku. Produktem chmelovaru, který trvá zpravidla 90 až 120 minut, je mladina. Po chmelovaru následuje oddělení zbytků chmele ve chmelovém cízu, pokud nebyl použit chmelový granulát či chmelový extrakt a následuje chlazení mladiny. Při chmelovaru se uplatňují především fyzikální a chemické děje. Faktory, které ovlivňují kvalitu mladiny jsou: doba, intenzita chmelovaru, pohyb vařící mladiny, odpar a změna pH. Protože k dokonalému vyslazení mláta je třeba určitého přebytku vyslazovací vody, musí se při chmelovaru odpařit, aby se získala mladina požadované koncentrace. U klasických varen je žádoucí odpar okolo 8% celkového objemu vyrážené mladiny za hodinu. Hodnota pH se sníží během chmelovaru o 0,15 až 0,25. Zvýšení kyselosti mladiny je způsobeno rozpouštěním hořkých chmelových kalů , působením vápenatých a hořečnatých iontů a vyloučením fosforečnanů z roztoku. Barva mladiny se zvyšuje o 1 až 1,5 jednotky EBC za hodinu v závislosti na podmínkách chmelovaru a složení mladiny.

Varna se podílí na celkové spotřebě tepelné energie pivovaru 50 – 60 %. Měrná spotřeba tepla ve varně kolísá podle energetické úrovně a velikosti pivovaru v širokém rozmezí 50 – 120 MJ na hl piva k výstavu. Příprava mladiny, tj. ohřev sladiny do varu a vlastní var, je zastoupena na uvedené spotřebě více než 70 %. Jak vysoká je spotřeba energie to závisí na konstrukci mladinové pánve a způsobu jejího ohřevu. Vyhřívání může být přímé a nepřímé, realizované rovněž vnitřním nebo vnějším vařákem. Vložené teplo, ale lze využít. „Odpadní“ teplo lze z chladiče mladiny získat při chlazení várky. Je-li chladič dobře dimenzován, lze využít téměř veškerou tepelnou energii chlazené mladiny pro ohřev varní vody. Druhým největším zpětně využitelným zdrojem tepla ve varně je kondenzační teplo brýdových par odcházejících zmladinové pánve při chmelovaru. Při výběru vhodného systému tepelné rekuperace je nutno vycházet z konkrétních podmínek pivovaru. To platí zejména v případech, kdy se zařízení instaluje dodatečně. Používají se dva systémy: mechanická komprese brýdových par a termická komprese brýdových par s předehřevem sladiny. Při mechanické kompresi brýdových par se dosahuje čisté energetické úspory, tj. po odečtení zvýšené spotřeby elektrické energie, cca 56 %.Čistá energetická úspora při termické kompresi může přesáhnout 60 %. Termická komprese má oproti mechanické kompresi brýdových par následující výhody: nízké investiční a provozní náklady, nenáročná údržba a dlouhá životnost kompresoru, nízký hluk a vibrace a rentabilita i pro malé a střední pivovary. Naopak, jako nevýhody oproti mechanické kompresi je možno uvést: větší objem přebytečné horké vody, musí být dostupná pára s požadovaným přetlakem, menší návratnost parního kondenzátu.

Chlazení mladiny, flotace mladiny, oxidace ve varně, varní výtěžek

Chlazení mladiny se dříve provádělo v otevřených nádobách, kde mladina samovolně chladla a sytila se kyslíkem ze vzduchu. To však bylo často zdrojem mikrobiální kontaminace mladiny. Dnes se používají téměř výhradně uzavřené vířivé kádě (obr.4), kde při teplotách nad 60 °C dochází k usazení hrubých kalů, s následujícím dochlazením mladiny v deskových protiproudých výměnících tepla na zákvasnou teplotu 5 až 7 °C (obr.5). Před zakvašením se mladina ještě sytí za sterilních podmínek kyslíkem, který je nezbytný pro činnost kvasinek. Pro odloučení kalů a zároveň proprovzdušnění, lze použít i flotaci mladiny vzduchem. Vyrobená mladina musí svou koncentrací extraktových látek odpovídat vyráběnému pivu, tzn. že při výrobě 10 % piva musí obsahovat 10 % hm. extraktových látek. Velice často se také uplatňuje tzv.HGB technologie, kdy se vaří silnější mladiny, které projdou kvasným cyklem a na žádanou hodnotu původní koncentrace mladiny se upravují ředěním odplyněnou a odsolenou vodou. Pro výrobu světlých piv se připravují mladiny ze světlých sladů, pro výrobu tmavých piv ze směsi světlých, tmavých a barevných sladů.

Kvašení, sudování a dokvašování mladého piva – teorie a praxe

Pro kvašení mladiny se používá buď svrchních pivovarských kvasinek (Saccharomyces cerevisiae) při teplotách kvašení až 24 °C v minipivovarech nejcasteji u oblíbeného piva Weisebeer , nebo spodních pivovarských kvasinek(Saccharomyces cerevisiae (uvarum)) při teplotách kvašení 6 až 12 °C. Kvašení mladiny je při klasické technologii rozděleno do dvou fází: na hlavní kvašení a dokvašování.Hlavní kvašení se u nás provádí obvykle v otevřených kvasných kádích spodními pivovarskými kvasinkami. Nejdůležitějšími reakcemi hlavního kvašení jsou přeměny zkvasitelných sacharidů glukosy, maltosy a maltotriosy na etanol a oxid uhličitý anaerobním kvašením: Současně se v malé míře tvoří i vedlejší kvasné produkty, alifatické alkoholy, aldehydy, diketony, mastné kyseliny a estery. Všechny tyto látky a jejich vzájemný poměr spoluvytváří chuť a aróma piva.

V průběhu hlavního kvašení v kádích umístěných v chlazených místnostech zvaných spilka, se rozlišuje několik stadií. Brzo po zakvašení dochází k zaprašování, kdy se objevuje první bílá pěna na povrchu kvasící mladiny. Následuje odrážení při němž pěna houstne a je vytlačována do středu kvasné kádě. Nízké bílé kroužky představují hustou smetanovou pěnu s kučeravým povrchem a jsou stádiem nejintenzivnějšího kvašení. Vysoké hnědé kroužky jsou způsobeny poklesem pH a vyflotováním vyloučených chmelových a tříslo-bílkovinných sloučenin. Následuje propadání za tvorby husté deky z vyloučených látek na povrchu prokvašené mladiny, tj. mladého piva. Na konci hlavního kvašení sedimentují spodní kvasinky na dno kvasné kádě a po stáhnutí piva se sbírají, propírají se studenou vodou a znovu se nasazují do provozu. Deky se s hladiny mladého piva sbírají, aby do něho nepropadly a nezpůsobily zhoršení chuti piva. Hlavní kvašení trvá zpravidla 6 až 8 dní podle druhu vyráběného piva.

Kromě klasického postupu kvašení se v současnosti uplatňují i různé způsoby polokontinuálního kvašení (semispilka) i kontinuálního kvašení. V zahraničí, často v návaznosti na infúzní způsob rmutování, se vyrábějí i svrchně kvašení piva při vyšších teplotách, která se však chuťově odlišují od spodně kvašených piv. Dokvašování a zrání mladého piva se provádí v ležáckém sklepě, kde pivo při teplotách 1 až 3 °C velmi pozvolna dokváší, čiří se, zraje a sytí se vznikajícím oxidem uhličitým pod tlakem v uzavřených ležáckých tancích. Doba ležení je závislá na typu piva. U běžných piv do koncentrace mladiny 10 % bývá 3 týdny, pro speciální exportní piva se zvyšuje až na několik měsíců.

Filtrace, druhy filtrů a filtračních materiálů, moderní postupy filtrace

Filtrační proces má za cíl odstranit z piva kalící látky a docílit požadovanou čirost 0,2 až 0,4j.EBC. (Jednotky zákalu EBC jsou arbitrážní jednotky kalibrované na formazinovou suspenzi). Nejčastěji se používá filtrace s přídavkem křemeliny do kalného piva. Křemelina vytváří na pevných přepážkách filtrační vrstvu, ve které se zachycuje jemný kal. Filtrace se provádí na křemelinových svíčkových a deskových filtrech různé konstrukce. Pro dosažení vysoké biologické stability se používají i tzv. EK-filtry, kde je pivo filtrováno přes celulosové desky. Výjimečně se používají i odstředivky. Nejmodernějším, ale dosud velmi nákladným způsobem, je membránová filtrace.

Všechny filtry pracují na stejném principu, tj. filtrační vrstva se vytváří z křemeliny naplavením na pevné přepážky. Rozdíly jsou pouze v mechanickém uspořádání filtru a způsobu jeho čištění. Univerzálním a nejčastěji používaným filtrem je filtr deskový.

Technologický postup filtrace je cyklický a je zhruba následující:

naplavování filtru: do vyčištěného a uzavřeného filtru se vhání pivo s přídavkem křemeliny a filtrát se vrací zpátky do dávkovače křemeliny tak dlouho, dokud není čirý
vlastní filtrace: do filtru se vhání kalné pivo, do kterého se přidává stále křemelina (buď stále ve stejné koncentraci, nebo se její přídavek v průběhu procesu snižuje), zfiltrované pivo se odvádí do stáčírny; v průběhu filtrace se vlivem tvorby filtračního koláče snižuje filtrační rychlost, což se obvykle kompenzuje postupným zvyšováním tlaku na vstupu do filtru
konec filtrace: proces se ukončí, jestliže tlak na vstupu do filtru již nelze zvyšovat
čištění filtru: filtr se otevře, filtrační koláč se odstraní (vede se obvykle do stanice pro regeneraci křemeliny), filtr se vymyje, uzavře, vysanituje a připraví pro další cyklus. Časový průběh filtrace lze obecně vyjádřit vztahem mezi rychlostí filtrace a silou, která překonává filtrační odpor a způsobuje průtok filtrátu:

Průběh filtrace lze obecně vyjádřit vztahem mezi rychlostí filtrace (vyjádřenou jako objem filtrátu proteklého jednotkovou plochou za jednotku času) a hnací silou (rozdílem tlaků před a za filtrační plochou).

Při obvyklém postupu se do piva přidává křemelina, která v průběhu filtrace vytváří spolu s kalem filtrační koláč. Ten v průběhu procesu jednak narůstá, jednak se vlivem tlakového spádu na filtrační vrstvě stlačuje a zhutňuje.

Koloidní stabilita piv a stabilizační postupy

Doba, kdy k dodržení trvanlivosti stačila samotná filtrace piva je minulostí. Je to způsobeno především náročností spotřebitelů, kteří vyžadují dlouhodobou trvanlivost piva.

Filtrace je však stále součástí samotné koloidní stabilizace piva. I proto patří filtrace se stabilizací v pivovarech do jednoho oddělení. Filtrací odstraňované kvasnice na sebe adsorbují určité množství koloidních prekurzorů, čímž zvyšují předpověď koloidní trvanlivosti. Cílem stabilizace je snížit náchylnost piva k tvorbě koloidních zákalů, a tím zvýšit trvanlivost piva. Stabilizace úzce souvisí s filtrací, která však samostatná není dostatečná na dosažení několikaměsíční trvanlivosti piva. Proto jsou spolu s vyššími nároky zákazníků na trvanlivost piva vyvíjeny nové stabilizační materiály.

Koloidní stabilitu piva včetně účinnosti dávkovaných stabilizátorů ovlivňuje přirozená koloidní stabilita, která je závislá na kvalitě použitých surovin, dodržování optimálních podmínek technologie a na minimálních oxidačních změnách v závěru výroby piva. Podle účinku se stabilizátory dělí na přípravky, které:

– sráží, adsorbují, nebo štěpí vysokomolekulární dusíkaté látky

– sráží, adsorbují, nebo štěpí polyfenoly

– snižují redukcí vliv kyslíku

Již na počátku dvacátého století byly testovány různé typy materiálů pro stabilizaci vína. Postupem času ze začali poprvé objevovat tyto materiály v pivovarství a od 70-tých let se začali používat v průmyslovém měřítku. S vývojem moderních technologií se od přírodních materiálů přešlo k silikagelům a polymerům.

Adsorpční materiály

Adsorbenty dusíkatých a polyfenolových látek patří k nejpoužívanějším stabilizátorům. Požaduje se hygienická nezávadnost, nerozpustnost v pivu, charakteristická velikost částic se specifickým povrchem, objemem i průměrem pórů zaručujícím vysokou sorpční aktivitu pro prekursory zákalu a s minimální vedlejší sorpční aktivitou.

I přesto, že již existuje velký počet získaných zkušeností v oboru stabilizace piva, není zatím možné jednotlivým pivovarům při těžkostech s koloidními zákaly, bez předběžných pokusů, dávat závazné rady na nasazení určitého stabilizačního materiálu. Pivovar musí vždy nově vybraný stabilizační materiál otestovat nejen laboratorně, ale i v provozním měřítku.

Adsorbenty dusíkatých látek

Stabilizace piva použitím křemičitých gelů se začala prosazovat v sedmdesátých letech. Silikagely jsou adsorbenty dusíkatých látek, které se vyrábí reakcí kyseliny sírové a křemičitanu vápenatého. Silikagely adsorbují bílkovinné frakce aniž by významně ovlivnily chuť a pěnivost piva. Průměr póru tohoto materiálu je 3 až 20 mikrometrů a měrný povrch 200 až 500 m2/g. Dalším postupem přípravy vznikají buď xerogely, nebo hydrogely.

Xerogely se také nazývají suché, protože obsah vody se pohybuje do 5 %. Mají vyšší účinnost než hydrogely, a proto se používají v pivovarství častěji. Problémem je prašnost materiálu. Používá se dávkování v rozmezí 50 až 200 g/hl do filtrační křemeliny, ojediněle při sudování. Interní povrchovou plochu mají 400 m2/g při obsahu póru od 1 do 1,2 ml/g, přičemž převážná část póru křemičitanového gelu disponuje průměrem větším než 5 nanometrů.

Hydrogely obsahují přes 50 % vody a mají o 30 % více hydroxidu křemičitého. Jsou vyráběny stejným způsobem jako xerogely, jen poslední fáze – sušení – se vynechá. Nižší účinnost některých gelů je zde nahrazena možností použít tento druh silikagelu v kombinaci s nerozpustným polyvynilpolypyrrolidonem.

Hydratizované silikagely byly speciálně vyvinuty firmou Stabifix Brauerei-Technik z důvodu poptávky po selektivním stabilizačním prostředku, který by se v účinnosti blížil xerogelu, ale jeho použití by bylo bezprašné jako u hydrogelu.

Adsorbenty polyfenolových látek

Nejmodernější stabilizační materiály jsou založeny na bázi polymerů různých typů, které selektivně vážou fenolické látky piva vodíkovými můstky. Nevýhodou takto ošetřených piv bývá vysoká náchylnost k oxidaci. Polymery se dávkují různými technologickými postupy při filtraci v množství 30 až 100 g/hl. Mezi dnes známé a nejpoužívanější polymery patří:

– materiály na bázi polyvinylpolypyrrolidonu ( PVPP) nebo polyvinylpyrrolidonu (PVP)

– polyamidy na bázi polykaprolaktamu a polyethylenoxidu

– materiály na bázi nylonu

– materiál získaný z kaprolaktamu pomocí polyethylentereftalátu

Na množství a kvalitě odstraněných polyfenolových sloučenin závisí reálná doba trvanlivosti piva, která může být i více než půl roku podle typu piva. Velké pivovary především z ekonomických důvodů využívají možnost recyklace PVPP.

Mezi původní prostředky patřily polyamidové deriváty, které jsou strukturně podobné peptidům . Při jejich aplikaci se tvoří vodíkové můstky mezi hydroxylovými skupinami polyfenolů a peptidovými vazbami polyamidů. Sorbenty této skupiny např. Nylon a Perlon nenašly širší uplatnění, neboť měly vedlejší účinky na kvalitu piva a jejich účinnost nebyla vysoká. V dnešní době se používají pouze pro laboratorní účely.

Originální látky tohoto druhu vynalezli pracovníci Ústavu polymerů VŠCHT Praha pod názvy Sorsilen a Amidap. Jejich výhodou byla specifická sorpce polyfenolových látek, zaručující vynikající smyslové vlastnosti stabilizovaného piva. Krom toho se jednalo o přípravky polymerů, zatímco v praxi dnes nejvíce používaný nerozpustný polyvinylpolypyrrolidon s obchodním názvem Polyclar AT je zesítěný materiál.

PVPP je zesítěný PVP. Polyvinylpyrrolidon je za normálních podmínek rozpustný ve vodě a tedy i v pivu. Je otázkou, zda při regeneraci PVPP, kdy by mohlo teoreticky dojít k odmytí síťovacího činidla nedochází alespoň k minimální rozpustnosti PVPP do piva. Tento předpoklad nebyl zatím nikdy ověřován, neřkuli publikován, protože za PVPP není v současné době adekvátní náhrada. Dá se předpokládat, že polyamid jako pravý polymer tuto negativní vlastnost nemá. Na druhou stranu se dá předpokládat, že jeho sorpční afinita k polyfenolům je menší než u PVPP.